See graafik illustreerib Cepheidi perioodi ja heleduse suhet, mida teadlased kasutavad Universumi suuruse, vanuse ja laienemiskiiruse arvutamiseks. Autor: NASA / JPL-Caltech / Carnegie
Kui kiiresti meie universum laieneb? Aastakümnete jooksul on kasutatud erinevaid hinnanguid ja tuliseid vaidlusi nende lähenduste üle, kuid nüüd on Spitzeri kosmoseteleskoobi andmed andnud Hubble'i konstandi või meie universumi eraldumise kiiruse kõige täpsema mõõtmise. Tulemus? Universum muutub natuke kiiremaks, kui seni arvati.
Hubble'i konstandi värskelt täpsustatud väärtus on 74,3 pluss või miinus 2,1 kilomeetrit sekundis megaparseci kohta.
Varaseim hinnang oli Hubble'i kosmoseteleskoobi uuring, mille kiirus oli 74,2 pluss või miinus 3,6 kilomeetrit sekundis megaparsi kohta. Megaparsec on umbes 3 miljonit valgusaastat.
Uute mõõtmiste tegemiseks vaatasid Spitzeri teadlased pulseerivaid tähti, mida nimetatakse kefitseeritud varieeruvateks tähtedeks, kasutades ära võimalust lainepikkusega infrapunavalguses neid jälgida. Lisaks ühendati leiud NASA varem Wilkinsoni mikrolaine anisotroopiatesti (WMAP) varem avaldatud andmetega tumeda energia kohta. Uus määramine viib mõõtemääramatuse 3 protsendini, mis on kosmoloogiliste mõõtmiste täpsuse hiiglaslik hüpe, väidavad teadlased.
WMAP hankis tumeenergia sõltumatu mõõtmise, mis arvatakse võita lahing gravitatsiooni vastu, tõmmates universumi kanga laiali. Sellel kiirendusel põhinevad uuringud pälvisid teadlastele 2011. aasta füüsika Nobeli preemia.
Hubble'i konstant on oma nime saanud astronoom Edwin P. Hubble järgi, kes hämmastas 1920. aastatel kogu maailma, kinnitades meie universumi laienemist, sest see plahvatas 13,7 miljardit aastat tagasi. 1990. aastate lõpus avastasid astronoomid, et laienemine kiireneb või kiireneb aja jooksul. Laienemismäära määramine on universumi vanuse ja suuruse mõistmiseks ülioluline.
"See on tohutu mõistatus," ütles uue uuringu juhtiv autor Wendy Freedman Pasadena Carnegie Teadusasutuse vaatluskeskustest. "Põnev on see, et saime Spitzerit kasutada kosmoloogia põhiprobleemide lahendamiseks: täpne kiirus, millega universum praegusel ajal laieneb, ning ka universumi tumeda energia mõõtmine teise nurga alt." Freedman juhtis murrangulist Hubble'i kosmoseteleskoobi uuringut, mis oli varem mõõtnud Hubble'i konstanti.
Washingtoni NASA peakorteri Spitzeri programmiteadlane Glenn Wahlgren ütles, et paremad vaated cefeididele võimaldasid Spitzeril parandada Hubble'i konstandi varasemate mõõtmiste tulemusi.
"Need pulseerivad tähed on eluliselt olulised sammud selles, mida astronoomid nimetavad kosmilise vahemaa redeliks: teadaolevate vahemaadega objektide komplekt, mis kombineerituna kiirusega, millega objektid meist eemalduvad, näitavad universumi paisumiskiirust," ütles Wahlgren.
Kefeiidid on arvutamisel üliolulised, kuna nende kaugust Maast saab hõlpsasti mõõta. 1908. aastal avastas Henrietta Leavitt nende tähtede impulsi kiirusega, mis oli otseselt seotud nende sisemise heledusega.
Kujutage ette, miks see on oluline, kujutlege kedagi, kes küünla kandmise ajal teie juurest minema jalutab. Mida kaugemale küünal sõitis, seda rohkem see tuhmus. Selle näiv heledus paljastaks vahemaa. Sama põhimõte kehtib ka meie kosmoses kasutatavate kefeiidide, tavaliste küünlate kohta. Mõõtes, kui heledad nad taevas ilmuvad, ja võrreldes seda teadaoleva heledusega justkui lähedalt, saavad astronoomid arvutada nende kauguse Maast.
Spitzer täheldas meie enda Linnutee galaktikas 10 ja nelja lähedal asuvas naabergalaktikas asuvat galakeeti, mille nimi on Suur Magellaani pilv. Ilma et kosmiline tolm nende vaatepilti blokeeriks, suutis Spitzeri uurimisrühm saada tähekese täpse heleduse ja seega ka nende vahemaade täpsemad mõõtmised. Need andmed avasid tee meie universumi laienemiskiiruse uueks ja täpsemaks prognoosimiseks.
"Veidi rohkem kui kümmekond aastat tagasi polnud sõnade" täpsus "ja" kosmoloogia "kasutamine samas lauses võimalik ning universumi suurus ja vanus ei olnud teada, et kahekordne tegur oleks parem," ütles Freedman. „Nüüd räägime mõne protsendi täpsusest. See on üsna erakordne. ”
"Spitzer teeb taas teadustööd kaugemale, kui see oli mõeldud," ütles projekti teadlane Michael Werner NASA reaktiivmootorite laboratooriumis. Werner on missioonil töötanud alates selle varajasest kontseptsiooni faasist rohkem kui 30 aastat tagasi. "Esiteks üllatas Spitzer meid oma teerajaja võimega uurida eksoplaneedi atmosfääri," ütles Werner, "ja nüüd, misjoni hilisematel aastatel, on sellest saanud väärtuslik kosmoloogia tööriist."
Uuring ilmub ajakirjas Astrophysical Journal.
Paber arXiv kohta: Hubble'i konstandi keskmise infrapuna kalibreerimine
Allikas: JPL
