Nimi “tume energia” on vaid jõu hoidja - olgu see milline tahes -, mis põhjustab Universumi laienemist. Hubble'i kosmoseteleskoobi abil tehtud mitmed Cepheidi muutuva tähe uued vaatlused on täpsustanud Universumi praeguse laienemiskiiruse mõõtmist täpsusega, kus viga on väiksem kui viis protsenti. Paisumiskiiruse uus väärtus, mida nimetatakse Hubble'i konstandiks ehk H0 (pärast Edwin Hubblet, kes mõõtis universumi laienemist esmakordselt peaaegu sajand tagasi), on 74,2 kilomeetrit sekundis megaparseci kohta (veamarginaal ± 3,6). Tulemused lähevad täpselt kokku varasema Habble'i mõõtmistulemusega 72 ± 8 km / sek / megaparsec, kuid on nüüd enam kui kaks korda täpsemad.
Hubble'i mõõtmine, mille viis läbi SHOES (Supernova H0 riigi võrrandi jaoks) meeskond ja mida juhtis kosmoseteleskoobi teadusinstituudi ja Johns Hopkinsi ülikooli esindaja Adam Riess, kasutab kosmose ehituse sujuvamaks ja tugevdamiseks mitmeid täiustusi. “Kaugusredel” - miljard valgusaasta pikkust, mida astronoomid kasutavad universumi paisumiskiiruse määramiseks.
Pulseerivate Cepheidi muutujate Hubble'i vaatlused lähedalasuvas kosmilise miili markeris, galaktikas NGC 4258 ja hiljutiste supernoovade peremehega galaktikates, ühendavad neid vahemaa näitajaid otseselt. Hubble'i kasutamine nende redelipulkade sildamiseks kõrvaldas süstemaatilised vead, mis on peaaegu vältimatult sisse viidud, võrreldes erinevate teleskoopide mõõtmisi.
Riess selgitab uut tehnikat: „See on nagu hoone mõõtmine pika mõõdulindiga, selle asemel, et õuekepi otsa otsast teisaldada. Väldi iga kord, kui mõõdupuud liigutate, tehtud väikeste vigade liitmist. Mida kõrgem on hoone, seda suurem on viga. ”
Texase A&M füüsika ja astronoomia professor ning tulemuste oluline toetaja Lucas Macri ütles: “Kefeidid on kauguseredeli selgroog, kuna nende pulsatsiooniperioodid, mida on lihtne jälgida, korreleeruvad otseselt nende heledusega. Veel üks meie redeli täpsustus on asjaolu, et oleme täheldanud kefeide elektromagnetilise spektri lähi-infrapuna osades, kus need muutuvad tähed on paremad kauguse indikaatorid kui optiliste lainepikkuste korral. ”
Seda Hubble'i konstandi uut, täpsemat väärtust kasutati pimeda energia omaduste testimiseks ja piiramiseks - see on energia vorm, mis tekitab kosmoses tõrjuva jõu, mis põhjustab universumi paisumiskiiruse kiirenemist.
Haarates universumi paisumise ajaloo tänapäeva ja siis, kui universum oli vaid umbes 380 000 aastat vana, vahel, suutsid astronoomid seada piiranguid tumeda energia olemusele, mis põhjustab laienemise kiirenemist. (Kauge varase universumi mõõtmine tuleneb kosmilise mikrolaine fooni kõikumistest, nagu lahendas NASA Wilkinsoni mikrolaine anisotroopiaproov, WMAP, 2003. aastal.)
Nende tulemus on kooskõlas tumeda energia lihtsaima tõlgendusega: et see on matemaatiliselt samaväärne Albert Einsteini hüpoteesitud kosmoloogilise konstandiga, mis kehtestati sajand tagasi, et suruda kosmosekangas ja vältida universumi varisemist gravitatsiooni tõmbe all. (Einstein aga eemaldas konstandi, kui Edwin Hubble avastas universumi laienemise.)
"Kui panna kasti kõikvõimalikud viisid, kuidas tume energia võib erineda kosmoloogilisest konstandist, oleks see kast nüüd kolm korda väiksem," ütleb Riess. "See on areng, kuid tumeda energia olemuse täpsustamiseks on meil veel pikk tee minna."
Ehkki kosmoloogiline konstant oli välja mõeldud juba ammu, saadi tumeda energia kohta tõendusmaterjali alles 11 aastat tagasi, kui tehti kaks uuringut, ühte juhtisid Riess ja Brian Schmidt Mount Stromlo observatooriumist ja teist Saul Perlmutter Lawrence Berkeley'st. Riiklik labor avastas tumeda energia iseseisvalt, osaliselt Hubble'i vaatluste abil. Sellest ajast alates on astronoomid jälginud tumeda energia paremat iseloomustamist.
Riessi lähenemisviis tumeda energia alternatiivsete seletuste kitsendamisele - olgu see staatiline kosmoloogiline konstant või dünaamiline väli (nagu tõrjuv jõud, mis pärast suure paugu tõmbas inflatsiooni) - on universumi paisumisajaloo mõõtmiste täiendav täpsustamine.
Enne Hubble'i käivitamist 1990. aastal varieerusid Hubble'i konstandi hinnangud kahekordselt. 1990ndate lõpus täpsustas Hubble'i kosmoseteleskoobi võtmeprojekt ekstragalaktilise vahemaa skaalal Hubble'i konstandi väärtust vaid umbes kümne protsendilise veaga. See saavutati, jälgides Cepheidi muutujaid optiliste lainepikkuste korral suurematest vahemaadest kui varem saadud ja võrreldes neid maapinnal asuvate teleskoopide sarnaste mõõtmistega.
SHOESi meeskond kasutas Hubble'i lähedal asuvat infrapunakaamerat ja mitmeobjektiivspektromeetrit (NICMOS) ning täiustatud kaamerat uuringute jaoks (ACS), et seitsmes galaktikas seirata 240 Cepheidi varieeruvat tähte. Üks neist galaktikatest oli NGC 4258, mille kaugus määrati raadioteleskoopide abil tehtud vaatluste abil väga täpselt. Teised kuus galaktikat võõrustasid hiljuti Ia tüüpi supernoovasid, mis on usaldusväärsed kauguse indikaatorid veelgi kaugemateks mõõtmisteks universumis. Ia tüüpi supernoovad plahvatavad kõik peaaegu sama palju energiat ja seetõttu on neil peaaegu sama sisemine heledus.
Vaadeldes kõigis seitsmes galaktikas infrapunakiirguse lainepikkustel väga sarnaste omadustega kefeide ja kasutades sama teleskoopi ja instrumenti, suutis meeskond täpsemini kalibreerida supernoovade heleduse. Hubble'i võimsate võimaluste abil suutis meeskond mööduda mõnest kõige vapustavamast astmest mööda eelmist distantsiredelit, hõlmates ebakindlust Cepheidsi käitumises.
Riess soovib lõpuks näha Hubble'i konstantsust rafineerituna väärtusega, mille viga ei ületa ühte protsenti, et seada tumeda energia lahendustele veelgi rangemaid piiranguid.
Allikas: Kosmoseteleskoobi teadusinstituut
