NASA avertizează că noi date de la Telescopul Spațial Hubble sugerează că „ceva ciudat” se întâmplă cu Universul

Istoria științei va consemna că căutarea pentru rata de expansiune a Universului a fost marele Sfânt Graal al cosmologiei secolului XX. Fără nicio dovadă observațională că spațiul se extinde, se contractă sau stă nemișcat, nu am avea idee dacă Universul vine sau merge. E mai mult, De asemenea, nu am avea nicio idee despre vârsta lui sau dacă Universul este etern.

Primul act al acestei revelații a venit atunci când, în urmă cu un secol, astronomul american Edwin Hubble a descoperit o multitudine de galaxii în afara galaxiei noastre natale, Calea Lactee. Și galaxiile nu au stat nemișcate. Hubble a descoperit că, cu cât o galaxie este mai departe, cu atât mai repede pare că se îndepărtează de noi. Acest lucru ar putea fi interpretat ca expansiunea uniformă a spațiului. Hubble chiar a spus că a studiat galaxiile pur și simplu ca „markeri ai spațiului”.

Edwin Hubble.

Cu toate acestea, el nu a fost niciodată pe deplin convins de ideea unui univers în expansiune uniformă. El a bănuit că măsurătorile lui ar putea fi dovezi că ceva mai ciudat se petrecea în Univers.

Timp de decenii după Hubble, astronomii s-au străduit să determine rata de expansiune care ar produce o vârstă reală pentru Univers. Acest lucru a necesitat construirea unui lanț de scale de distanțe cosmice asamblate din surse în care astronomii au încredere rezonabilă în luminozitatea lor intrinsecă. Cele mai strălucitoare și, prin urmare, cele mai îndepărtate repere detectabile sunt supernove de tip Ia.

Când telescopul spațial Hubble a fost lansat în 1990, rata de expansiune a Universului era atât de incertă încât vârsta lui putea fi de numai 8 miliarde de ani sau vechi de 20 de miliarde de ani.

După 30 de ani de muncă meticuloasă folosind puterea extraordinară de observare a telescopului Hubble, numeroase echipe de astronomi au redus rata de expansiune la o precizie de puțin peste 1%. Acest lucru poate fi folosit pentru a prezice că dimensiunea Universului se va dubla în 10 miliarde de ani.

Măsurarea este de aproximativ opt ori mai precisă decât capacitatea așteptată a lui Hubble. Dar a devenit mai mult decât rafinarea unui număr pentru cosmologi.. Între timp, a fost descoperit misterul energiei întunecate care separă Universul. Pentru a complica și mai mult lucrurile, rata actuală de expansiune este diferită de ceea ce se așteaptă să fie, deoarece universul a apărut la scurt timp după Big Bang.

Crezi că asta i-ar frustra pe astronomi, dar în schimb deschide ușa către descoperirea unei noi fizici și la confruntarea cu întrebări neprevăzute despre funcționarea subiacentă a universului. Și, în sfârșit, amintindu-ne că avem multe de învățat printre stele.

Terminând un maraton de aproape 30 de ani, telescopul spațial Hubble al NASA a calibrat peste 40 de „marcatori de reper” de spatiu si timp pentru a ajuta oamenii de știință să măsoare cu precizie rata de expansiune a Universuluio căutare cu o întorsătură a intrigii.

Căutarea ratei de expansiune a Universului început în anii 1920 cu măsurători făcute de astronomii Edwin P. Hubble și Georges Lemaître. În 1998, acest lucru a dus la descoperirea „energiei întunecate”, o forță respingătoare misterioasă care accelerează expansiunea Universului. În ultimii ani, datorită datelor de la Hubble și ale altor telescoape, astronomii au găsit o altă întorsătură: o discrepanță între rata de expansiune măsurată în universul local în comparație cu observațiile independente imediat după Big Bang, care prezic o valoare diferită de expansiune.

Cauza acestei discrepanțe rămâne un mister. Dar datele Hubblecuprinzând o varietate de obiecte cosmice care servesc drept markeri de distanță, ei susțin ideea că se întâmplă ceva ciudat, posibil legat de noua fizică.

„Obțineți cea mai precisă măsură a ratei de expansiune a universului din standardul de aur al telescoapelor și al markerilor de mile cosmice”, a declarat laureatul Nobel Adam Riess de la Institutul de Știință al Telescopului Spațial (STScI) într-un comunicat. Universitatea Johns Hopkins din Baltimore, Maryland.

Această colecție de 36 de imagini de la telescopul spațial Hubble al NASA prezintă galaxii care găzduiesc variabile cefeide și supernove. Foto: NASA

Riess conduce o colaborare științifică care investighează rata de expansiune a universului numită SHOES, care înseamnă Supernova, H 0 , pentru ecuația de stat a energiei întunecate. „Pentru asta a fost construit Telescopul Spațial Hubble, folosind cele mai bune tehnici pe care le cunoaștem pentru a face acest lucru. Aceasta este probabil piesa de spectacol a lui Hubble, pentru că ar fi nevoie de încă 30 de ani din viața lui Hubble chiar și pentru a dubla această dimensiune a eșantionului”, a spus Riess.

Lucrarea echipei Riess, care urmează să fie publicată în numărul Special Focus al The Astrophysical Journal, raportează finalizarea celui mai mare și probabil ultima actualizare majoră a constantei Hubble. Noile rezultate mai mult decât dublul eșantionului anterior de markeri de distanță cosmică. Echipa lui a reanalizat și toate datele anterioare și acum setul complet de date include mai mult de 1.000 de orbite Hubble.

Când NASA a conceput un mare telescop spațial în anii 1970, una dintre principalele justificări pentru cheltuielile și efortul tehnic extraordinar a fost acela de a putea rezolva Cefeidele, stele care se luminează și se întunecă periodic, văzut în interiorul Căii Lactee și în galaxiile externe. Cefeidele au fost de multă vreme standardul de aur al marcatorilor de mile cosmice. încă de când astronomul Henrietta Swan Leavitt și-a descoperit utilitatea în 1912. Pentru a calcula distanțe mult mai mari, astronomii folosesc stele care explodează numite supernove de tip Ia.

„Harvard Computers” la locul de muncă, inclusiv Henrietta Swan Leavitt (șezând, a treia din stânga), Annie Jump Cannon, Williamina Fleming (în picioare în centru) și Antonia Maury. Credit: Wikipedia

Combinate, aceste obiecte au construit un „scara de distanta cosmica în întregul Univers și sunt esențiale pentru măsurarea ratei sale de expansiune, Apel constant Hubble în onoarea lui Edwin Hubble. Această valoare este esențială pentru a estima vârsta Universului. și oferă un test de bază al înțelegerii noastre despre Univers.

Începând imediat după lansarea lui Hubble în 1990, primul set de observații ale stelelor Cefeide pentru a rafina constanta Hubble a fost efectuat de două echipe: Proiectul HST Key condus de Wendy Freedman, Robert Kennicutt și Jeremy Mould, Marc Aaronson și un altul de Allan Sandage. si colaboratori, care a folosit Cefeidele ca repere pentru a rafina măsurarea distanței până la galaxiile din apropiere. La începutul anilor 2000, echipele au declarat „misiune îndeplinită”, obținând o precizie de 10% pentru constanta Hubble, 72 plus sau minus 8 kilometri pe secundă pe megaparsec.

În 2005 și din nou în 2009, adăugarea de noi camere puternice la bordul telescopului Hubble a lansat „Generația 2″ din cercetările în curs de desfășurare a lui Hubble, pe măsură ce echipele s-au apucat de a rafina valoarea la o precizie de doar unu la sută. Acesta a fost inaugurat prin programul PANTALOI. Mai multe echipe de astronomi care folosesc Hubble, inclusiv Z, au convergit spre o valoare constantă Hubble de 73 plus sau minus 1 kilometru pe secundă pe megaparsec.. În timp ce alte abordări au fost folosite pentru a investiga întrebarea constantă a lui Hubble, diferite echipe au găsit valori apropiate de același număr.

Telescopul spațial Hubble. Foto: NASA

Echipa SHOES include lideri de lungă durată Dr. Wenlong Yuan de la Universitatea Johns Hopkins, Dr. Lucas Macri de la Universitatea Texas A&M, Dr. Stefano Casertano de la STScI și Dr. Dan Scolnic de la Universitatea Duke. Proiectul a fost conceput pentru a încadra Universul prin potrivirea preciziei constantei Hubble dedusă din studiul radiației cosmice de fond cu microunde. rămase din zorii universului.

„Constanta Hubble este un număr foarte special. Poate fi folosit pentru a trece un ac din trecut până în prezent pentru un test de la capăt la capăt al înțelegerii noastre despre Univers.. Acest lucru a necesitat o cantitate fenomenală de muncă detaliată”, a spus ea. Dr. Licia Verde, cosmolog la ICREA și ICC-Universitatea din Barcelona, ​​vorbind despre munca echipei SHOES.

Echipa a măsurat 42 dintre reperele supernovei cu Hubble. Deoarece se vede că explodează cu o rată de aproximativ una pe an, Hubble a înregistrat, în toate scopurile practice, cât mai multe supernove posibil pentru a măsura expansiunea universului. Riess a spus: „Avem o mostră completă din toate supernovele accesibile telescopului Hubble văzute în ultimii 40 de ani”. Ca și versurile piesei „Kansas City” din musicalul de pe Broadway Oklahoma, Hubble „a devenit cât se poate de furios”.

S-a prezis că rata de expansiune a Universului ar fi mai lentă decât ceea ce vede de fapt Hubble. Combinând Modelul Cosmologic Standard al Universului și măsurătorile din misiunea Planck a Agenției Spațiale Europene (care a observat relicva fundalului cosmic cu microunde de acum 13,8 miliarde de ani), astronomii prezic o valoare mai mică pentru constanta Hubble: 67,5 plus sau minus 0,5 kilometri pe secundă pe megaparsec, comparativ cu estimarea echipei SHOES de 73.

Având în vedere dimensiunea mare a eșantionului Hubble, Există o singură șansă la un milion ca astronomii să greșească din cauza unei remize cu ghinion, a spus Riess, un prag comun pentru a lua în serios o problemă de fizică. Această descoperire dezvăluie ceea ce devenea o imagine frumoasă și îngrijită a evoluției dinamice a Universului. Astronomii nu pot găsi o explicație pentru deconectarea dintre rata de expansiune a Universului local față de Universul timpuriu, dar răspunsul ar putea implica fizica suplimentară a Universului.

Astfel de descoperiri confuze au făcut viața mai incitantă pentru cosmologi precum Riess. Acum 30 de ani au început să măsoare constanta Hubble pentru a compara Universul, dar acum a devenit și mai interesant. „Nu-mi pasă exact care este valoarea expansiunii, dar îmi place să o folosesc pentru a afla despre Univers.” a adăugat Riess.

Noul telescop spațial Webb al NASA va extinde activitatea lui Hubble arătând aceste repere cosmice la distanțe mai mari sau la o rezoluție mai clară decât poate vedea Hubble.

Add Comment