Voisiko metsästää Hubble's Constant Overturn standardimallia kosmologiasta?


            

                    
            

Cosmology, meillä on ongelma: Kaksi menetelmää, joita tutkijat käyttävät maailmankaikkeuden laajenemisen mittaamiseen, tuottavat erilaisia ​​vastauksia, eivätkä tähtitieteilijät ole aivan varma siitä, mitä tapahtuu. NASA: n ScienceCasts-videosarjojen äskettäinen episodi selvitti tätä väistymää.

Vuodesta 1929 tiedemiehet ovat tienneet, että maailmankaikkeus laajenee nopeudella, jota ns. Hubble-vakio tai H 0 sanelee amerikkalaisen astronomin Edwin Hubblein mukaan. Hän ja hänen kollegansa ymmärtävät, että tarkkailemalla kaukaisia ​​galaksija, mitä kauempana kosmoksessa he näyttivät, sitä nopeammin galaksit siirtyivät pois maapallolta. He tekivät tämän mittaamalla näiden galaksien tulevan valon "punaisen muutoksen" eli sen, missä määrin valoa venytetään objektin liikkeellä. Mitä kauemmin punainen vaihtelu, sitä kauemmas galaksi on maapallolta, ja sen vuoksi sitä nopeammin se liikkuu.

Hubble-arvoa pidetään perusvakiona, aivan kuten valon nopeus, mutta tutkijat voivat laskea arvonsa vain mittaamalla muita ilmiöitä maailmankaikkeudessa videon mukaan. [Celestial Photos: Hubble Space Telescope’s Latest Cosmic Views]

 NASA / ESA: n Hubble-avaruusteleskoopin laajakennokamera 3 kuvasi tyypin 1a supernova -kuoren. Tutkijat käyttävät tällaisia ​​supernovoja mittaamaan universumin laajentumisnopeutta. <img class=

Tyypin 1a supernova -kuoren kuvatut kuvat on kuvattu NASA / ESA Hubble -vartiolaitokentän laajakenttäkameralla 3. Tutkijat käyttävät tällaisia ​​supernovoja mittaamaan universumin laajentumisnopeutta

             Luotto: NASA

Yksi tapa, jolla tähtitieteilijät laskevat Hubble-vakion, on etsiä tyypin 1a supernovoja, jotka sattuvat satunnaisesti muille galaksien. Nämä tähtien räjähdykset alkavat valkoisilla kääpiösäkeillä, jotka ovat itse asiassa hyvin tiheitä materiaaleja, jotka jäävät jäljelle sen jälkeen, kun tähdet, kuten maapallon aurinko loppuivat polttoaineesta ja romahtivat, videon mukaan. Tällainen valkoinen kääpiösäiliö varastaa kaasua binäärisestä kumppanista ja kun kaasu kertyy valkoisen kääpiön pinnalle, tähti saavuttaa tietyn kynnysarvon (tunnetaan Chandrasekhar-rajana) ja sitten kaatuu, räjäyttää supernovaksi.

Koska nämä tyypit supernovoja tuottavat suunnilleen saman määrän valoa riippumatta siitä, missä ne ovat maailmankaikkeudessa, tähtitieteilijät voivat käyttää niitä mittaamaan kosmisia etäisyyksiä. (Heidän etäisyytensä maapallosta määrittää niiden todellisen kirkkauden ja näennäisen kirkkauden välisen eron maapallon mukaan.) Objekteja, jotka toimivat erittäin tarkkoina kosmisissa etäisyyksissä – joita kutsutaan "vakiokynttilöiksi" – ja tyypin 1a supernovoja käytetään niiden isäntä-galaksit. Tämä puolestaan ​​auttaa tutkijoita mittaamaan Hubble-vakion arvon. Kun astronomiset menetelmät ovat parantuneet, nämä mittaukset ovat entistä tarkempia.

                    
            

Toinen tapa laskea Hubble-vakio on mitata Big Bangin jälkimaalaus, ilmiö, jota kutsutaan kosmiseksi mikroaaltotähdeksi tai CMB: ksi. Koska tiedemiehet ovat parantaneet CMB: n tarkkailua tekniikan ja tekniikoiden edistyessä, he ovat saaneet paremman käsityksen tästä aavemaisen hehkun.

Seuraavassa kerrotaan, miten tutkijat ovat yrittäneet käyttää CMB: tä maailmankaikkeuden laajentamiseksi: he käyttävät sitä tosiasiaa, että pian 13,8 miljardin vuoden takaisen Big Bangin jälkeen, kun ylisuihkuttujen hiukkasten keitto (joka tunnetaan plasmana) alkoi jäähtyä , tämä materiaali emittoi fotoneja jättäen pysyvän merkin havaittavissa olevan universumin uloimmalle reunalle. NASA: n NASA: n Wilkinson Microwave Anisotropy Probe: n (WMAP) ja Euroopan Planck-avaruusteleskoopin avulla tiedemiehet voivat havainnoida CMB: n lämpötilassa pieniä värinöitä. Nämä "anisotropiteetit" auttavat tutkijoita ymmärtämään maailmankaikkeuden hämmentävimpiä mysteerejä, kuten pimeän aineen ja pimeän energian jakelua. Wobbles voidaan myös laskea H 0 vertaamalla näitä tarkkoja havaintoja teoreettisiin malleihin siitä, miten maailmankaikkeus on laajentunut ja kehittynyt.

 WMAP-tehtävän kosmisen mikroaaltotähteen (CMB) kartta, jossa värimuutokset osoittavat lämpötilan vaihtelua. Tutkijat käyttävät CMB: tä yrittäen mitata maailmankaikkeuden laajenemisnopeutta.

WMAP-tehtävän kosmisen mikroaaltotähteen (CMB) kartta, jossa värimuutokset osoittavat lämpötilan vaihtelua. Tutkijat käyttävät CMB: tä yrittäen mitata maailmankaikkeuden laajenemisnopeutta

             Luotto: NASA

Näiden kahden menetelmän avulla havaitut Hubble-vakion arvot ovat olleet ristiriidassa keskenään. Mutta tarkkailumenetelmistä on tullut tarkempia, näiden kahden välinen ero on voimistunut, tutkijat sanovat videossa.

Hubble-avaruusteleskoopin avulla mitattiin valoa useista tyypin 1a supernovoista, vuoden 2001 tutkimuksessa paljastui 8 prosentin poikkeama Hubble-vakion arvosta verrattuna CMB: n tarkkojen mittausten menetelmään. Toisin sanoen Hubble-avaruusteleskooppi kirjasi nopeamman yleiskapasiteetin kuin CMB-mittaukset. Jotta Hubble-vakio olisikin perustavanlaatuinen vakio, sen täytyy olla hyvin vakio riippumatta siitä, miten se mitataan.

Tämä aktiivinen tutkimusala pakottaa tutkijat pohtimaan, onko näiden kahden menetelmän sopivuus oletusarvoisesti virheellinen videon mukaan. Tutkijat olettavat, että ehkä on olemassa uudenlainen hiukkanen maailmankaikkeudessa, joka heikentää jonkin menetelmän tuloksia.

Tai ehkä jotain merkittävää maailmankaikkeudessa on muuttunut ajan myötä, mikä tuottaa erilaisen tuloksen CMB: stä (joka mittaa laajentumista jo kauan sitten) ja supernova-menetelmää (joka laajentaa laajentumista viime aikoina). Esimerkiksi ehkä pimeän aineen ominaisuuksia – salaperäinen materiaali, joka muodostaa noin 80 prosenttia maailman universumista – muuttuu ajan myötä.

Mutta jos näin on, se voi tarkoittaa sitä, että kosmologian vakiomalli – maailmankaikkeuden peruskuva, jota fyysikot ovat sopineet – ei ole täydellinen (tai edes virheellinen) ja meidän on kehitettävä uusi malli, joka kuvaa paremmin näitä huomautukset.

Seuraa Ian O'Neill @astroengine. Seuraa meitä @Spacedotcom, Facebook ja Google+. Alkuperäinen artikkeli Space.com-sivustosta.