Çalışma: Hubble sabitinin çelişen değerleri bir ölçüm hatasından kaynaklanmıyor

Gökbilimciler gezegenin yeni ölçümlerini yaptılar Hubble düzeltildiHubble Uzay Teleskobu ve James Webb Uzay Teleskobu'ndan alınan verileri birleştirerek evrenin ne kadar hızlı genişlediğinin bir ölçüsüdür. Sonuçları, sabitin değerinin önceki Hubble ölçümlerinin doğruluğunu doğruladı. Son makale “Hubble tensörü” olarak bilinen çeşitli gözlem yöntemleriyle elde edilen değerlerde uzun süredir devam eden tutarsızlıkların sonucu olarak The Astrophysical Journal Letters'da yayınlandı.

Bilim adamlarının evrenin statik olduğunu düşündüğü bir dönem vardı ancak bu durum Albert Einstein'ın genel görelilik teorisiyle değişti. Alexander Friedmann, 1922'de evrenin gerçekten genişliyor olabileceğini gösteren bir dizi denklem yayınladı ve Georges Lemaitre daha sonra aynı sonuca ulaşmak için bağımsız bir türetme yaptı. Edwin Hubble bu genişlemeyi 1929'da gözlemsel verilerle doğruladı. Bundan önce Einstein, teorisinden sabit bir evren elde etmek için kozmolojik bir sabit ekleyerek genel göreliliği değiştirmeye çalışıyordu; Hubble'ın keşfinden sonra, Efsaneye göreBu çabayı en büyük hatası olarak nitelendirdi.

Daha önce de belirtildiği gibi Hubble sabiti, evrenin genişlemesinin megaparsek başına saniye başına kilometre birimiyle ifade edilen bir ölçüsüdür. Dolayısıyla evren her saniye, her milyon parseklik bir oranda kilometrelerce genişliyor. Bunu düşünmenin bir başka yolu da, bir milyon parsek uzaklıktaki nispeten sabit bir nesneyi düşünmektir: her saniye, birkaç kilometre uzaklaşır.

Kaç kilometre? Sorun da burada. Bilim adamlarının Hubble Sabiti'ni ölçmek için kullandıkları üç yol vardır: ne kadar hızlı hareket ettiklerini görmek için yakındaki nesnelere bakmak, kara deliklerin veya nötron yıldızlarının çarpışmasıyla üretilen yerçekimsel dalgalar ve kozmik olarak bilinen Büyük Patlama'nın ardından oluşan küçük sapmaları ölçmek. mikrodalga arka planı (CMB). Ancak farklı yaklaşımlar farklı değerler bulmuştur. Örneğin, uzaktaki süpernovaların izlenmesi saniyede 73 kilometre Mpc değerini üretirken, Planck uydusunu kullanan CMB radyasyon ölçümleri saniyede 67 kilometre Mpc değerini üretti.

Daha geçen yıl araştırmacılar, kütleçekimsel mercekli bir süpernovanın davranışını izleyerek evrenin genişlemesine ilişkin üçüncü bir bağımsız ölçüm yaptılar; burada büyük bir nesnenin uzay-zamanda neden olduğu bozulma, arka plandaki bir nesneyi büyütmek için bir mercek görevi görüyor. Bu modeller arasındaki en iyi uyumlar, istatistiksel hata dahilindeki farkla birlikte, CMB'den türetilen Hubble sabitinin hemen altında sonuçlandı. Diğer süpernova ölçümlerinden elde edilen değerlere daha yakın olan değerler, verilere önemli ölçüde daha iyi uyum sağladı. Bu yöntem yenidir ve büyük miktarda belirsizliğe sahiptir, ancak Hubble sabitine ulaşmanın bağımsız bir yolunu sağlamıştır.

Ars Science editörü John Timmer, “Bunu kozmik mikrodalga arka planındaki bilgiyi kullanarak ölçtük ve tek bir değer elde ettik” diye yazdı. “Bunu, mevcut evrendeki nesnelerin görünen mesafesini kullanarak ölçtük ve yaklaşık yüzde 10 oranında farklılık gösteren bir değer elde ettik. Herkesin anlayabileceği kadarıyla, her iki ölçümde de yanlış bir şey yok ve bunu ölçmenin net bir yolu da yok.” ” Onları aynı fikirde olmaya ikna edin.” Bir hipotez, erken evrenin kısa bir süre için itici yerçekiminin bir tür “tekmesini” (karanlık enerji fikrine benzer) deneyimlediği ve daha sonra gizemli bir şekilde durup ortadan kaybolduğu yönünde. Ancak ilginç olsa da spekülatif olmaya devam ediyor. , fizikçiler için bir fikir.

Bu son ölçüm şunlara bağlıdır: Geçen yıl onaylandı Webb'in verilerine dayanarak Hubble'ın genişleme hızına ilişkin ölçümleri, en azından kozmik uzaklık ölçeğinin ilk birkaç basamağı için doğruydu. Ancak, özellikle uzak yıldızların parlaklık ölçümlerinde, evrenin daha derinlerine (ve dolayısıyla zamanda geriye) bakabilecek, henüz tespit edilmemiş hataların olasılığı hala mevcut.

Böylece yeni bir ekip, Cepheid değişken yıldızları (130 milyon ışıkyılı uzaklıktaki beş ana galakside toplam 1.000 yıldız) üzerinde ek gözlemler yaptı ve bunları Hubble verileriyle ilişkilendirdi. Webb teleskopu, Hubble'ın bu yıldızlara ilişkin görüntülerini daha bulanık ve üst üste bindiren yıldızlararası tozun ötesini görebiliyor, böylece gökbilimciler tek tek yıldızları kolayca ayırt edebiliyor.

Sonuçlar ayrıca Hubble'ın verilerinin doğruluğunu da doğruladı. “Artık Hubble'ın gözlemlediği şeyin tüm kapsamını ele aldık ve Hubble titremesinin bir nedeni olarak ölçüm hatasını çok yüksek bir güvenle dışlayabiliriz.” ortak yazar ve ekip lideri Adam Rees dediJohns Hopkins Üniversitesi'nden fizikçi. “Webb ve Hubble'ı birleştirmek bize her iki dünyanın da en iyisini sunuyor. Kozmik mesafe merdiveninde ilerledikçe Hubble'ın ölçümlerinin güvenilir olmaya devam ettiğini görüyoruz. Ölçüm hataları ortadan kaldırıldığında, geriye evreni yanlış anlamış olduğumuza dair gerçek ve heyecan verici olasılık kalıyor. ”

Astrofizik Dergisi Mektupları, 2024. DOI: 10.3847/2041-8213/ad1ddd (Dijital kimlikler hakkında).