Tämä kaavio kuvaa Cepheid-ajanjakson ja valoisuuden suhdetta, jota tutkijat käyttävät Universumin koon, iän ja laajenemisnopeuden laskemiseen. Luotto: NASA / JPL-Caltech / Carnegie
Kuinka nopeasti maailmankaikkeus laajenee? Vuosikymmenien ajan on käytetty erilaisia arvioita ja käyty kiihkeää keskustelua näistä likiarvoista, mutta nyt Spitzerin avaruusteleskoopin tiedot ovat tarkentaneet Hubble-vakion tai sen nopeuden, jolla universumimme venyy erilleen, tarkimman mittauksen. Lopputulos? Universumi kasvaa hiukan nopeammin kuin aikaisemmin ajateltiin.
Hubble-vakion äskettäin tarkennettu arvo on 74,3 plus tai miinus 2,1 kilometriä sekunnissa / megaparsi.
Aikaisempi arvio on saatu Hubble-avaruusteskoopin tutkimuksesta, jonka nopeus oli 74,2 plus tai miinus 3,6 kilometriä sekunnissa / megaparsi. Megaparsec on noin 3 miljoonaa valovuotta.
Uusien mittausten tekemistä varten Spitzerin tutkijat tarkastelivat pulseerivia tähtiä, joita kutsuttiin kefiedättäviksi muuttuviin tähtiin, hyödyntäen sitä, että pystytään tarkkailemaan niitä pitkän aallonpituuden infrapunavalossa. Lisäksi havainnot yhdistettiin NASA: n Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) -julkaisun aikaisemmin julkaistuihin tietoihin tummasta energiasta. Uusi määritys alentaa epävarmuuden 3 prosenttiin, mikä on valtava hyppy tarkkuuteen kosmologisissa mittauksissa, tutkijat sanovat.
WMAP sai riippumattoman tumman energian mittauksen, jonka uskotaan voittavan taistelun painovoimaa vastaan vetäen maailmankaikkeuden kankaan toisistaan. Tähän kiihtyvyyteen perustuva tutkimus sai tutkijoille vuoden 2011 fysiikan Nobel-palkinnon.
Hubble-vakio on nimetty tähtitieteilijä Edwin P. Hubblen mukaan, joka hämmästyttää maailmaa 1920-luvulla vahvistamalla maailmankaikkeuksemme on laajentunut siitä lähtien, kun se räjähti 13,7 miljardia vuotta sitten. 1990-luvun lopulla tähtitieteilijät havaitsivat, että laajentuminen kiihtyy tai nopeutuu ajan myötä. Laajenemisnopeuden määrittäminen on kriittistä maailmankaikkeuden iän ja koon ymmärtämiseksi.
"Tämä on valtava palapeli", sanoi uuden tutkimuksen pääkirjailija, Wendy Freedman Carnegie-tiedeinstituutin observatorioista Pasadenassa. "On mielenkiintoista, että pystyimme käyttämään Spitzeriä kosmologian perustavanlaatuisten ongelmien ratkaisemiseksi: tarkka nopeus, jolla maailmankaikkeus kasvaa tällä hetkellä, samoin kuin mitata tumman energian määrä maailmankaikkeudessa toisesta näkökulmasta." Freedman johti uraauurtavaa Hubble-avaruusteleskooppitutkimusta, joka aiemmin oli mitannut Hubble-vakion.
NASA: n pääkonttorin Washingtonissa sijaitseva Spitzer-ohjelmatutkija Glenn Wahlgren sanoi, että kefeidien paremmat näkymät auttoivat Spitzeriä parantamaan Hubble-vakion aiempia mittauksia.
"Nämä sykkivät tähdet ovat elintärkeitä askelmia siinä, mitä tähtitieteilijät kutsuvat kosmisen etäisyysportaalle: joukko esineitä, joiden etäisyys on tiedossa ja jotka yhdistyessään nopeudella, jolla esineet siirtyvät meistä, paljastavat maailmankaikkeuden laajenemisnopeuden", sanoi. Wahlgren.
Kefeidit ovat ratkaisevan tärkeitä laskelmissa, koska niiden etäisyys maasta voidaan mitata helposti. Vuonna 1908 Henrietta Leavitt löysi nämä tähdet pulssilla nopeudella, joka suoraan liittyi niiden luontaiseen kirkkauteen.
Kuvittele joku käveleväsi sinusta kynttilän kantamiseksi nähdäksesi miksi tämä on tärkeää. Mitä kauempana kynttilä kulki, sitä enemmän se himmenee. Sen näennäinen kirkkaus paljastaisi etäisyyden. Sama periaate koskee kefeidejä, standardi kynttilöitä kosmossamme. Mittaamalla kuinka kirkkaita ne näyttävät taivaalla ja vertaamalla tätä tunnettuun kirkkauteensa ikään kuin ne olisivat lähellä, tähtitieteilijät voivat laskea etäisyytensä Maasta.
Spitzer havaitsi 10 kefeidiä omassa Linnunradan galaksissamme ja 80 läheisessä naapurina olevassa galaksissa, nimeltään Suuri Magelanin pilvi. Spitzer-tutkimusryhmä pystyi saamaan tarkempia mittoja tähtijen näennäisestä kirkkaudesta ja siten niiden etäisyyksistä estämättä kosmista pölyä heidän näkymäänsä. Nämä tiedot avasivat tietä uudelle ja paremmalle arviolle maailmankaikkeuden laajentumisnopeudesta.
"Vain yli kymmenen vuotta sitten sanojen" tarkkuus "ja" kosmologia "käyttäminen samassa lauseessa ei ollut mahdollista, ja maailmankaikkeuden koon ja iän ei tiedetty olevan suurempi kuin kaksi kerrointa", Freedman sanoi. ”Nyt puhumme muutaman prosentin tarkkuudesta. Se on melko erikoista. ”
"Spitzer on jälleen tekemässä tiedettä pidemmälle kuin mitä se on suunniteltu", sanoi projektitutkija Michael Werner NASA: n vesisuihkulaboratoriossa. Werner on työskennellyt tehtävässä sen varhaisesta konseptivaiheesta lähtien yli 30 vuotta sitten. "Ensinnäkin Spitzer yllätti meidät uraauurtavalla kyvyllämme tutkia eksoplaneetan ilmapiiriä", sanoi Werner, "ja nyt, operaation myöhempinä vuosina, siitä on tullut arvokas kosmologinen työkalu."
Tutkimus ilmestyy Astrophysical Journal -lehdessä.
Paperi arXiv: Hubble-vakion keski-infrapuna-kalibrointi
Lähde: JPL
