„Koneckonců nemusí dojít ke konfliktu“ v Debate o rozšířeném vesmíru

Náš vesmír se rozšiřuje, ale náš hlavní způsob měření, jak rychle se tato expanze děje, přinesl různé odpovědi. V uplynulém desetiletí byli astrofyzici postupně rozděleni do dvou táborů: jednoho, který věří, že rozdíl je významný, a druhého, který si myslí, že to může být kvůli chybám měření.

Pokud se ukáže, že chyby způsobují neshody, potvrzuje to náš základní model vzhledu souboru Vesmír Funguje. Další možnost zavádí vlákno, které při vytažení naznačuje, že je potřeba nějaká nová, chybějící základní fyzika, aby se znovu připojila. Již několik let každý nový důkaz z dalekohledů otáčí argumenty tam a zpět a vede k takzvanému „Hubblovu napětí“.

Wendy Friedman, slavná astronomka a profesor astronomie a astrofyziky Johna a Marion Sullivanových na Chicagské univerzitě, provedli některá původní měření rychlosti rozpínání vesmíru, která vyústila ve vyšší hodnotu pro Hubbleovu konstantu. Ale v novém recenzním článku přijato Astrophysical Journal مجلة, Friedman poskytuje přehled nejnovějších pozorování. Její závěr: Nedávná pozorování začínají vyplňovat mezeru.

To znamená, že nakonec nemusí dojít ke konfliktu a náš standardní model vesmíru nevyžaduje mnoho úprav.

Rychlost, s jakou se vesmír rozpíná, se nazývá Hubblova konstanta, která se nazývá kamenec UChicago Edwin Hubble, SB 1910, Ph.D. 1917, kterému se připisuje objev expanze vesmíru v roce 1929. Vědci chtějí tuto rychlost přesně určit, protože Hubblova konstanta souvisí s věkem vesmíru a s tím, jak se vyvíjel v čase.

Hlavní vráska se objevila v posledním desetiletí, kdy se výsledky dvou hlavních metod měření začaly lišit. Vědci však stále diskutují o významu nesouladu.

Jedním ze způsobů, jak měřit Hubblovu konstantu, je podívat se na velmi slabé světlo, které zbylo z Velkého třesku a které se nazývá kosmické mikrovlnné pozadí. To bylo provedeno ve vesmíru a na Zemi pomocí zařízení, jako je Antarktický dalekohled vedený UChicago. Vědci mohou tato pozorování zadat do svého „standardního modelu“ raného vesmíru a spustit jej včas, aby předpověděli, jak by měla vypadat Hubblova konstanta dnes; Dostanou odpověď 67,4 kilometrů za sekundu na megaparsec.

Druhou možností je podívat se na to hvězdy a galaxie v blízkém vesmíru, měřily jejich vzdálenosti a jak rychle se od nás vzdalují. Friedman byl několik desetiletí předním odborníkem na tuto metodu; V roce 2001 provedl její tým jedno z nejpozoruhodnějších měření pomocí Hubblova kosmického dalekohledu k zobrazení hvězd zvaných Cefeidy. Hodnota, kterou zjistili, byla 72. Friedman v následujících letech pokračoval v měření cefeidů a pokaždé prohlížel více dat z dalekohledu. V roce 2019 však spolu se svými kolegy zveřejnila odpověď na základě úplně jiné metody využívající pojmenované hvězdy červené obry. Myšlenkou bylo ověřit cefeidy nezávislým způsobem.

Červené obry jsou velmi velké, zářící hvězdy, které vždy dosáhnou stejného špičkového jasu, než rychle vyblednou. Pokud vědci dokážou přesně změřit skutečný nebo skutečný špičkový jas červených gigantů, pak mohou měřit vzdálenosti k jejich hostitelským galaxiím, což je podstatná, ale složitá součást rovnice. Hlavní otázkou je, jak přesná jsou tato měření.

První verze tohoto výpočtu v roce 2019 používala ke kalibraci jasu červených obřích hvězd jednu velmi blízkou galaxii. Za poslední dva roky Friedman a její spolupracovníci provedli počty několika různých galaxií a hvězdných skupin. „Nyní existují čtyři nezávislé způsoby, jak kalibrovat svítivost červeného obra, a shodují se 1% navzájem,“ řekl Friedman. „Ukazuje nám, že je to opravdu dobrý způsob, jak měřit vzdálenost.“

„Opravdu jsem se chtěl pečlivě podívat na cefeidy i na Červeného obra. Znám dobře jejich silné a slabé stránky,“ řekl Friedman. „Dospěl jsem k závěru, že nepotřebujeme novou základní fyziku, abychom vysvětlili rozdíly v místní a vzdálené rychlosti expanze. Data pro nového červeného obra ukazují, že jsou konzistentní.“

„Pokračujeme v měření a testování dílčích hvězd rudých obrů různými způsoby a nadále překračují naše očekávání,“ dodal postgraduální student University of Chicago Taylor Hoyt, který v kotvících galaxiích provádí měření hvězd rudého obra.

Hodnota Hubblovy konstanty získaná Friedmanovým týmem u červených gigantů je 69,8 km / s / mcm – přibližně stejná jako hodnota odvozená z experimentu s kosmickým mikrovlnným pozadím. „Není nutná žádná nová fyzika,“ řekl Friedman.

Výpočty využívající cefeidské hvězdy stále dávají vyšší čísla, ale podle Friedmanovy analýzy nemusí být rozdíl alarmující. „Cefeidské hvězdy byly vždy o něco hlučnější a o něco komplikovanější, aby plně porozuměly; jsou to mladé hvězdy v aktivních oblastech vytvářejících hvězdy v galaxiích, což znamená, že existuje potenciál pro to, zbavte se svých měření, “vysvětlila.

Podle jejího názoru by konflikt mohl být vyřešen lepšími daty.

V příštím roce, kdy se očekává spuštění kosmického dalekohledu James Webb, vědci začnou sbírat tato nová pozorování. Friedman a jeho spolupracovníci již měli na dalekohledu čas na velký program, který by umožňoval provádět více měření jak obřích hvězd Cepheid, tak i červených obřích hvězd. „Webb nám poskytne vyšší citlivost a přesnost a data se opravdu brzy zlepší,“ řekla.

Mezitím se ale chtěla blíže podívat na existující data a zjistila, že hodně z toho skutečně souhlasilo.

„To je způsob, jakým jde věda,“ řekl Friedman. „Kopnete do pneumatik, abyste zjistili, zda se něco nevyfoukne, a zatím žádné defekty.“

Někteří vědci, kteří podporují vnitřní nekompatibilitu, mohou být zklamáni. Ale pro Friedmana je každá odpověď vzrušující.

„Stále existuje prostor pro novou fyziku, ale i když pro novou fyziku není prostor, ukáže se, že náš standardní model je v zásadě správný, což je také zásadní závěr, který je třeba učinit,“ řekla. „Tady je zajímavá věc o vědě: Neznáme odpovědi předem. Učíme se za pochodu. V této oblasti je opravdu vzrušující doba.“