Цей графік ілюструє зв'язок періоду світності Цефеїда, який вчені використовують для обчислення розміру, віку та швидкості розширення Всесвіту. Кредит: NASA / JPL-Caltech / Carnegie
Наскільки швидко розширюється наш Всесвіт? Протягом десятиліть існували різні оцінки, використовувані та гарячі дебати над цими наближеннями, але тепер дані космічного телескопа Спітцера дали найбільш точне вимірювання константи Хаббла, або швидкості, з якою наша Всесвіт розтягується. Результат? Всесвіт стає дедалі швидшим, ніж вважалося раніше.
Нещодавно уточнене значення константи Хаббла становить 74,3 плюс або мінус 2,1 кілометра в секунду на мегапарсек.
Найбільш попередні оцінки отримані в результаті дослідження з космічного телескопа Хаббла - 74,2 плюс або мінус 3,6 кілометра в секунду на мегапарсек. Мегапарсек становить приблизно 3 мільйони світлових років.
Щоб здійснити нові вимірювання, вчені Спітцера дивилися на пульсуючі зірки, звані цефійованими змінними зірками, скориставшись можливістю спостерігати їх у інфрачервоному світлі довгих хвиль. Крім того, дані були поєднані з раніше опублікованими даними NASA-го Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) про темну енергію. Нове визначення знижує невизначеність до 3 відсотків, гігантський стрибок у точності космологічних вимірювань, кажуть вчені.
WMAP отримав незалежне вимірювання темної енергії, яке, як вважається, виграє битву проти гравітації, відриваючи тканину Всесвіту. На основі цього прискорення дослідники отримали дослідників Нобелівської премії з фізики 2011 року.
Константа Хаббла названа на честь астронома Едвіна П. Хаббла, який здивував світ у 1920-х роках, підтвердивши, що наш Всесвіт розширюється, оскільки він вибухнув на 13,7 мільярда років тому. В кінці 90-х астрономи виявили, що розширення прискорюється, або з часом прискорюється. Визначення швидкості розширення є критичним для розуміння віку та розміру Всесвіту.
"Це величезна загадка", - сказала головна автор нового дослідження Венді Фрідман із обсерваторій Інституту науки Карнегі в Пасадені. "Захоплююче, що нам вдалося використати Спітцера для вирішення основних проблем космології: точної швидкості, з якою Всесвіт розширюється в поточний час, а також для вимірювання кількості темної енергії у Всесвіті з іншого кута". Фрідман керував новаторським дослідженням космічного телескопа Хаббла, яке раніше вимірювало постійну Хаббла.
Глен Валгрен, науковий співробітник програми Шпіцера в штаб-квартирі NASA у Вашингтоні, заявив, що кращі уявлення про цефеїди дозволили Спітцеру покращитись при минулих вимірах константи Хаббла.
"Ці пульсуючі зірки - це життєво важливі сходинки, які астрономи називають сходами космічної відстані: набір об'єктів з відомими відстанями, які в поєднанні зі швидкістю, з якою об'єкти віддаляються від нас, виявляють швидкість розширення Всесвіту", - сказав Уолгрен.
Цефеїди мають вирішальне значення для розрахунків, оскільки їх відстань від Землі можна легко виміряти. У 1908 році Генрієтта Левітвіт виявила ці зірки імпульс зі швидкістю, безпосередньо пов'язаною з їх внутрішньою яскравістю.
Щоб уявити, чому це важливо, уявіть, що хтось відходить від вас під час носіння свічки. Чим далі їхала свічка, тим сильніше тьмяніла. Його видима яскравість виявила б відстань. Цей же принцип діє і для цефеїдів, стандартних свічок у нашому космосі. Виміряючи, наскільки яскраво вони виглядають на небі, і порівнюючи це з їх відомою яскравістю, як ніби вони близькі, астрономи можуть обчислити відстань від Землі.
Спітцер спостерігав 10 цефеїдів в нашій галактиці Чумацький Шлях і 80 в сусідній сусідній галактиці під назвою Велика Магелланова Хмара. Без космічного пилу не блокував їх погляд, дослідницька група Спітцера змогла отримати більш точні вимірювання видимої яскравості зірок, а отже, і їх відстані. Ці дані відкрили шлях до нової та вдосконаленої оцінки швидкості розширення нашого Всесвіту.
"Дещо більше десяти років тому вживати слова" точність "і" космологія "в одному реченні було неможливо, і розмір і вік Всесвіту не були відомі кращим, ніж коефіцієнт два", - сказав Фрідман. «Зараз ми говоримо про точність у кілька відсотків. Це надзвичайно неординарно ».
"Спітцер знову займається наукою поза тим, що був розроблений", - заявив науковець проекту Майкл Вернер в лабораторії реактивного руху НАСА. Вернер працював над місією з початку своєї фази концепції більше 30 років тому. "По-перше, Спітцер здивував нас своєю піонерською здатністю вивчати екзопланетичні атмосфери, - сказав Вернер, - і тепер, в наступні роки місії, це стало цінним інструментом космології".
Дослідження з’являється в Astrophysical Journal.
Документ про arXiv: Калібрування середньої інфрачервоної частоти Хаббла
Джерело: JPL
