Juuri kun luulemme ymmärtävänmme maailmankaikkeuden melko hyvin, tulevat myös eräät tähtitieteilijät levittämään kaikkea. Tässä tapauksessa jotain olennaista kaikelle, mitä tiedämme ja näemme, on käännetty päähänsä: itse maailmankaikkeuden, nimeltään Hubble-vakio, laajentumisnopeus.
Hubble-teleskooppia käyttävien tähtitieteilijöiden ryhmä on todennut, että laajenemisnopeus on viidestä yhdeksään prosenttia nopeampi kuin aiemmin mitattu. Hubble-vakio ei ole mikään uteliaisuus, joka voidaan hyllyttää, kunnes seuraava mittaus etenee. Se on olennainen osa kaiken olemassa olevan luonnetta.
"Tämä yllättävä havainto voi olla tärkeä vihje ymmärtää niitä maailmankaikkeuden salaperäisiä osia, jotka muodostavat 95 prosenttia kaikesta ja eivät säteile valoa, kuten tumma energia, tumma aine ja tumma säteily", sanoi tutkimuksen johtaja ja Nobel-palkinnon saaja. Adam Riess avaruusteleskoopin tiedeinstituutista ja Johns Hopkins Universitystä, molemmat Baltimoressa, Marylandissa.
Mutta ennen kuin tutustumme tämän tutkimuksen seurauksiin, varmuuskopioidaan vähän ja tarkastellaan miten Hubble-vakio mitataan.
Universumin laajentumisasteen mittaaminen on hankalaa liiketoimintaa. Yläkuvan avulla se toimii seuraavasti:
- Linnunradan sisällä Hubble-teleskooppia käytetään mittaamaan etäisyys Cepheid-muuttujiin, sykkivään tähtiin. Parallaksia käytetään tähän ja parallaksi on geometrian perusväline, jota käytetään myös mittauksissa. Tähtitieteilijät tietävät, mikä on kefeidien todellinen kirkkaus, joten verrattuna siihen, että heidän maapallon näennäiseen kirkkauteen saadaan tarkka mitta tähtiin ja meidän väliseen etäisyyteen. Niiden pulssinopeus hienosäätää myös etäisyyslaskelman. Kefeidimuuttujia kutsutaan joskus ”kosmisiksi mittapuiksi” tästä syystä.
- Sitten tähtitieteilijät kääntävät nähtävyyttään muihin lähellä oleviin galakseihin, jotka sisältävät paitsi Cepheid-muuttujia, myös tyypin 1a supernovan, toisen ymmärretyn tähdetyypin. Nämä supernovat, jotka ovat tietenkin räjähtäviä tähtiä, ovat toinen luotettava mittapuu tähtitieteilijöille. Etäisyys näihin galakseihin saadaan käyttämällä kefeidejä supernovien todellisen kirkkauden mittaamiseen.
- Seuraavaksi tähtitieteilijät osoittavat Hubblen vielä kauempana oleviin galakseihin. Nämä ovat niin kaukana, että cefeidejä näissä galakseissa ei voida nähdä. Mutta tyypin 1a supernovat ovat niin kirkkaita, että ne voidaan nähdä jopa näillä valtavin etäisyyksillä. Sitten, tähtitieteilijät vertailevat supernovien todellisia ja näennäisiä kirkkauksia mitattaviksi etäisyyteen, jossa maailmankaikkeuden laajeneminen voidaan nähdä. Valo etäisistä supernovoista on “punaisesti siirrettyä” tai venytettyä avaruuden laajentuessa. Kun mitattua etäisyyttä verrataan valon punaiseen siirtymään, saadaan mittaus maailmankaikkeuden laajenemisnopeudesta.
- Hengitä syvään ja lue kaikki uudestaan.
Suuri osa kaikkea tätä on, että meillä on entistä tarkempi mittaus maailmankaikkeuden laajenemisnopeudesta. Mittauksen epävarmuus on laskenut 2,4%: iin. Haastava on, että tämä nykyajan maailmankaikkeuden laajentumisaste ei johda varhaisen maailmankaikkeuden mittauksiin.
Varhaisen maailmankaikkeuden laajentumisnopeus saadaan Suuresta Bangista tulevasta säteilystä vasemmalle. Kun NASA: n Wilkinson-mikroaaltouuni-anisotrooppinen koetin (WMAP) ja ESA: n Planck-satelliitti mittaavat tämän kosmisen jälkivalon, se tuottaa pienemmän laajentumisnopeuden. Joten nämä kaksi eivät ole rivissä. Se on kuin sillan rakentaminen, jonka rakentaminen alkaa molemmista päistä ja sen tulisi linjautua siihen mennessä, kun pääset keskelle. (Caveat: Minulla ei ole aavistustakaan, rakennetaanko siltoja sellaisina.)
"Aloitat kahdesta päästä ja odotat tapaavasi keskeltä, jos kaikki piirustuksesi ovat oikein ja mittasi oikeat", Riess sanoi. "Mutta nyt päät eivät ole aivan kohtaamassa keskellä ja haluamme tietää miksi."
”Jos tiedämme maailmankaikkeuden alkuperäiset määrät, kuten tumman energian ja tumman aineen, ja fysiikka on oikein, niin voit siirtyä mittauksesta pian ison iskun jälkeen ja käyttää tätä ymmärrystä ennustaaksesi kuinka nopeasti maailmankaikkeuden pitäisi laajentua tänään ”, sanoi Riess. "Jos tämä ero säilyy, näyttää siltä, että meillä ei ehkä ole oikeaa ymmärrystä, ja se muuttaa kuinka suuri Hubble-vakion pitäisi olla tänään."
Miksi se ei kaikki tuo esiin, se on hauskaa ja ehkä hullua.
Se mitä kutsumme pimeäksi energiaksi, on voima, joka ajaa maailmankaikkeuden laajenemista. Kasvaako Dark Energy voimakkaammin? Tai entä Dark Matter, joka koostuu suurimmasta osasta maailmankaikkeuden massaa. Tiedämme, ettemme tiedä siitä paljon. Ehkä me tiedämme jopa vähemmän, ja sen luonne muuttuu ajan myötä.
"Tiedämme niin vähän maailmankaikkeuden pimeistä osista, on tärkeää mitata, kuinka ne ajavat ja vetävät tilaa avaruuteen kosmisen historian yli", kertoi Lucas Macri Texas A&M Universitystä College Stationista, tutkimuksen keskeinen yhteistyökumppani.
Ryhmä työskentelee edelleen Hubblen kanssa vähentääkseen epävarmuutta laajenemisnopeuden mittauksissa. Välineet, kuten James Webbin avaruusteleskooppi ja Euroopan erittäin suuri teleskooppi, voivat auttaa mittauksen hienosäätöön vieläkin paremmin ja auttaa ratkaisemaan tämän pakotettavan ongelman.
