Lähes jokainen tähtitieteellinen mittaus riippuu Hubble-vakiosta, luvusta, joka laskee maailmankaikkeuden laajenemisen. Tämä vahvistaa, että maailmankaikkeus on edelleen 12–14 miljardia vuotta vanha.
Kriittisesti tärkeä luku, joka määrittelee maailmankaikkeuden laajentumisnopeuden, ns. Hubble-vakio, on määritetty itsenäisesti NASA: n Chandran röntgen observatorion avulla. Tämä uusi arvo vastaa viimeaikaisia mittauksia, joissa käytetään muita menetelmiä, ja laajentaa niiden pätevyyden suuremmalle etäisyydelle, jolloin tähtitieteilijät voivat koettaa aikaisempia aikoja maailmankaikkeuden evoluutiossa.
"Syy tähän tulokseen on niin merkittävä, että tarvitsemme Hubble-vakion kertomaan meille maailmankaikkeuden koosta, iästä ja siitä, kuinka paljon ainetta se sisältää", sanoi Max Bonamente NASA: n Marshallin avaruuslentokeskuksesta (MSFC) Huntsvillestä, Ala., Johtava kirjailija tuloksia kuvaavalle paperille. "Tähtitieteilijöiden on ehdottomasti luottava tähän numeroon, koska käytämme sitä lukemattomiin laskelmiin."
Hubble-vakio lasketaan mittaamalla nopeus, jolla esineet liikkuvat meistä, ja jakamalla etäisyydellä. Suurimpaan osaan aikaisemmista Hubble-vakion määrittämisyrityksistä on käyty monivaiheista tai etäisyysportaita käyttävää lähestymistapaa, jossa etäisyyttä läheisiin galakseihin käytetään perustana suurempien etäisyyksien määrittämisessä.
Yleisin lähestymistapa on ollut tutkitun tyyppisen sykkivän tähden, joka tunnetaan nimellä Cepheid-muuttuja, käyttö yhdessä etäämpien supernovien kanssa jäljittää etäisyyksiä maailmankaikkeudesta. Tätä menetelmää käyttäneet tutkijat ja Hubble-avaruusteleskoopin havainnot pystyivät mittaamaan Hubble-vakion 10 prosentin tarkkuudella. Ainoastaan riippumattomat tarkastukset antaisivat heille haluamansa luottamuksen, kun otetaan huomioon, että suuri osa ymmärryksestämme maailmankaikkeudesta riippuu tasapainossa.
Yhdistämällä Chandran röntgendata galaksiklusterien radionhavainnoilla ryhmä määritti etäisyydet 38 galaksiklusteriin, jotka vaihtelivat maasta 1,4 miljardista 9,3 miljardiin valovuoteeseen. Nämä tulokset eivät perustu perinteiseen etäisyysportaaseen. Bonamente ja hänen kollegansa katsovat, että Hubble-vakio on 77 kilometriä sekunnissa megaparsekkia kohden (megaparsec on 3,26 miljoonaa valovuotta) epävarmuuden ollessa noin 15%.
Tämä tulos sopii muilla tekniikoilla määritettyihin arvoihin. Hubble-vakion oli aiemmin havaittu olevan 72, antavan tai ottavan 8 kilometriä sekunnissa / kiloparssi Hubble-avaruusteleskoopin havaintojen perusteella. Uusi Chandran tulos on tärkeä, koska se tarjoaa riippumattoman vahvistuksen siitä, että tutkijat ovat etsineet ja vahvistaneet maailmankaikkeuden ikän välillä 12–14 miljardia vuotta.
"Nämä uudet tulokset ovat täysin riippumattomia kaikista aikaisemmista Habble-vakion mittausmenetelmistä", sanoi tiimin jäsen Marshall Joy myös MSFC: stä.
Astronomit käyttivät Sunyaev-Zeldovich-ilmiönä tunnettua ilmiötä, jossa kosmisen mikroaaltotaustan (CMB) fotonit ovat vuorovaikutuksessa kuumien kaasujen elektronien kanssa, jotka läpäisevät valtavat galaksiklusterit. Fotonit hankkivat energiaa tästä vuorovaikutuksesta, joka vääristää signaalin mikroaaltotaustalta klusterien suuntaan. Tämän vääristymisen suuruus riippuu kuumien elektronien tiheydestä ja lämpötilasta sekä klusterin fyysisestä koosta. Rypäleen fysikaalinen koko voidaan määrittää käyttämällä radioteleskooppeja mikroaaltouunnan taustan vääristymisen ja Chandran avulla kuuman kaasun ominaisuuksien mittaamiseen. Tästä fyysisestä koosta ja klusterin esittämän yksinkertaisen kulman mittaamisesta geometrian sääntöjä voidaan käyttää etäisyyden laskemiseen. Hubble-vakio määritetään jakamalla aiemmin mitatut klusterinopeudet näillä uusilla etäisyyksillä.
Tätä hanketta voitti Chandran kaukoputkepeilisuunnittelija Leon Van Speybroeck, joka kuoli vuonna 2002. Perusta rakennettiin, kun ryhmän jäsenet John Carlstrom (Chicagon yliopisto) ja Marshall Joy saivat tarkat radiomittaukset CMB-säteilyn vääristymistä radion avulla kaukoputket Berkeley-Illinois-Maryland-ryhmässä ja Caltech Owens Valley -radiokeskuksessa. Kaasun tarkkojen röntgensäteilyominaisuuksien mittaamiseksi näissä etäisissä klustereissa vaadittiin avaruuspohjaista röntgen-kaukoputkea, jonka resoluutio ja herkkyys olivat Chandra.
"Oli yksi Leonin tavoitteista nähdä tämän projektin toteutuvan, ja minusta on erittäin ylpeä nähdäkseni tämän toteutuneen", sanoi Chandra-projektin tutkija Martin Weisskopf MSFC: stä.
Tulokset on kuvattu julkaisussa The Astrophysical Journal 10. elokuuta ilmestyvässä lehdessä. MSFC johtaa Chandra-ohjelmaa viraston tiedeoperaatio-osastolle. Smithsonian Astrophysical Observatory ohjaa tiede- ja lentotoimintaa Chandran röntgenkeskuksesta, Cambridge, Mass.
Alkuperäinen lähde: Chandra-lehdistötiedote
