Hubble-vakio on yksikkö, joka kuvaa kuinka nopeasti maailmankaikkeus kasvaa eri etäisyyksillä tietystä avaruuspisteestä. Se on yksi avainkiviä ymmärryksessämme maailmankaikkeuden evoluutiosta - ja tutkijoita hölletään keskusteluissa sen todellisesta arvosta.
Kuinka Hubble-vakio löydettiin
Amerikkalainen tähtitieteilijä Edwin Hubble laski Hubble-vakion ensimmäisen kerran 1920-luvulla. Hän huomasi, että sumea, pilvimainen taivaankappale oli kaukaisia galakseja, jotka istuvat oman Linnunradan galaksin ulkopuolella, NASA: n mukaan.
Aikaisemmin amerikkalainen tähtitieteilijä Henrietta Leavitt osoitti, että Cepheid-muuttujina kutsuttujen erikoistähteiden, joiden valoisuus nousee ja putoaa säännöllisesti, välillä oli tiukka korrelaatio vaihtelujakson ja luontaisen kirkkauden välillä. Kun Hubble tiesi, kuinka kirkas kefeidi todella on ja kuinka himmeä sen valo näytti näkyvän maapallolta, se pystyi johtamaan kefeidin etäisyyden.
Se, mitä Hubble löysi, oli huomattavaa. Kaikki maailmankaikkeuden galaksit näyttivät siirtyvän pois planeettamme. Lisäksi mitä kauempana oli galaksi, sitä nopeammin se eteni. Tästä havainnosta, jonka Hubble teki vuonna 1929, tuli perustana niin sanotulle Hubblen laille, jonka mukaan kosmossa olevan esineen etäisyys meistä ja nopeus, jolla se on siirtymässä, ovat suhteessa selittäjän mukaan. Cornell Universitystä.
Maa ei muuten ole jossain etuoikeutetussa paikassa maailmankaikkeuden keskellä. Kaikki tarkkailijat missä tahansa kosmoksen paikassa näkevät taivaallisten kokonaisuuksien siirtyvän nopeudella, joka kasvaa etäisyyden myötä.
Tietoja käyttämälläan Hubble yritti arvioida hänen nimeään kantavan vakion, jonka arvo kosmologien yksiköissä on noin 342 000 mph / miljoona valovuotta tai 501 km / s megaparsekkeina (Mpc). (Megaparsec on yhtä suuri kuin 3,26 miljoonaa valovuotta.) Tarkemmat modernit tekniikat ovat tarkentaneet tätä alkuperäistä mittausta ja osoittaneet, että se oli noin 10 kertaa liian korkea.
Miksi Hubble-vakio muuttuu jatkuvasti
Mutta siitä, kuinka paljon Hubble oli mennyt pois, on edelleen kiistanalainen kysymys. 1990-luvulla tähtitieteilijät havaitsivat, että kaukana olevat supernovat olivat himmeämpiä ja siten kauempana kuin aikaisemmin epäiltiin. Tämä havainto osoitti, että maailmankaikkeus ei vain laajentunut, vaan myös kiihtyi laajentuessaan. Tulos joutui lisäämään pimeää energiaa - salaperäisen voiman, joka ajaa kaiken kosmossa toisistaan - kosmologien maailmankaikkeuden malleihin.
Tämän yllätyksen jälkeen tutkijat yrittivät määrittää kosmisen kiihtyvyyden, selvittää kuinka maailmankaikkeus alkoi ja kehittyi ja mikä sen lopullinen kohtalo on. Cepheid-muuttujien ja muiden astrofysikaalisten lähteiden tiedot laskivat Hubble-vakion olevan 50 400 mph / miljoona valovuotta (73,4 km / s / Mpc) vuonna 2016.
Mutta vaihtoehtoinen numero on johdettu käyttämällä Euroopan avaruusjärjestön Planck-satelliitin tietoja. Avaruusalus on viettänyt viimeiset 10 vuotta mittauksissa kosmisen mikroaaltotaustan - kaiku Big Bangista, joka sisältää tietoja maailmankaikkeuden perusparametreista. Planck havaitsi, että Hubble-vakio oli 46 200 mph / miljoona valovuotta (67,4 km / s / Mpc) vuonna 2018.
Nämä kaksi arvoa eivät ehkä näytä kovin erilaisilta. Mutta jokainen niistä on poikkeuksellisen tarkka, ja niissä ei ole päällekkäisyyksiä virhepalkkiensa välillä. Jos Cepheid-arvio on väärä, se tarkoittaa, että kaikki tähtitieteilijöiden etäisyysmittaukset ovat olleet virheellisiä Hubblen päivistä lähtien. Jos toinen arvio on väärä, niin uusi ja eksoottinen fysiikka olisi otettava fyysikkojen maailmankaikkeuden malleihin. Toistaiseksi kumpikaan lukuja määrittänyt tutkijaryhmä ei ole halunnut myöntää merkittäviä mittausvirheitä.
Heinäkuussa 2019 tähtitieteilijät käyttivät uutta tekniikkaa keksiä uusi laskelma Hubble-vakiosta. Tutkijat tutkivat punaisten jättilähetähteiden valoa, jotka kaikki saavuttavat saman huipun kirkkauden elämänsä lopussa. Tämä tarkoittaa, että kuten kefeidienkin kanssa, tähtitieteilijät voivat katsoa kuinka himmeät punaiset jättilähteet ilmestyvät Maasta ja arvioida niiden etäisyys. Uusi arvo istui kahden vanhan välillä - 47 300 mph / miljoona valovuotta (69,8 km / s / Mpc) -, mutta tutkijat eivät ole vielä julistaneet voittoaan.
"Halusimme tehdä katkaisijan", Barry Madore, Chicagon yliopiston tähtitieteilijä ja viimeisimmän mittauksen tehneen ryhmän jäsen kertoi Live Sciencelle. "Mutta se ei sanonut, että tämä puoli tai toinen puoli on oikein. Se sanoi, että siellä oli paljon enemmän kaltevuutta kuin kaikki aiemmin ajattelivat."
Keskustelu jatkuu. Jotkut ovat ehdottaneet, että Laserinterferometrin gravitaatioaalto-observatorio (LIGO), joka tarkastelee avaruuden ajan kangasta, jonka etäiset neutronitähdet ovat kaatuneet toisiinsa, saattavat tarjota toisen riippumattoman datapisteen. Toiset etsivät painovoimalinssiä, joka tapahtuu, kun erittäin massiiviset esineet taipuvat ja vääntyvät avaruusaikana kuin suurennuslasi, tarjoamalla kurkistuksen entistä kauempana oleviin olosuhteisiin erotuksen poistamiseksi. Mutta tällä hetkellä kukaan ei ole aivan varma missä ja milloin lopullinen vastaus Hubble-vakiosta ilmestyy.
