Šis grafiks ilustrē Kefeīda perioda un spožuma attiecības, kuras zinātnieki izmanto, lai aprēķinātu Visuma lielumu, vecumu un izplešanās ātrumu. Kredīts: NASA / JPL-Caltech / Carnegie
Cik ātri paplašinās mūsu Visums? Gadu desmitos ir izmantotas dažādas aplēses un karstas debates par šīm tuvinājumiem, taču tagad Spicera kosmiskā teleskopa dati ir snieguši visprecīzākos Habla konstantes vai ātruma, kādā mūsu Visums izplešas, mērījumus. Rezultāts? Visums kļūst lielāks mazliet ātrāk, nekā tika domāts iepriekš.
Jaunizveidotā Habla konstantes vērtība ir 74,3 plus vai mīnus 2,1 kilometri sekundē uz megaparseku.
Iepriekšējais novērtējums tika iegūts no Habla kosmiskā teleskopa pētījuma ar ātrumu 74,2 plus vai mīnus 3,6 kilometri sekundē uz megaparsecu. Megaparks ir aptuveni 3 miljoni gaismas gadu.
Lai veiktu jaunos mērījumus, Špicera zinātnieki apskatīja pulsējošas zvaigznes, kuras sauc par cefīdām mainīgajām zvaigznēm, izmantojot iespēju novērot tās infrasarkanā garā viļņa garumā. Turklāt atradumi tika apvienoti ar iepriekš publicētiem NASA Vilkinsona mikroviļņu anizotropijas zondes (WMAP) datiem par tumšo enerģiju. Jaunā noteikšana samazina nenoteiktību līdz 3 procentiem - tas ir milzīgs kosmoloģisko mērījumu precizitātes lēciens, apgalvo zinātnieki.
WMAP ieguva neatkarīgu tumšās enerģijas mērījumu, kas, domājams, uzvar cīņā pret gravitācijas spēku, atdalot Visuma audumu. Pētījumi, kas balstīti uz šo paātrinājumu, ieguva pētniekiem 2011. gada Nobela prēmiju fizikā.
Habla konstante nosaukta pēc astronoma Edvina P. Habla, kurš 1920. gados pārsteidza pasauli, apstiprinot, ka mūsu Visums ir paplašinājies, kopš tas eksplodēja līdz 13,7 miljardiem gadu atpakaļ. 90. gadu beigās astronomi atklāja, ka laika gaitā paplašināšanās paātrinās vai paātrinās. Izplešanās ātruma noteikšana ir būtiska, lai saprastu Visuma vecumu un lielumu.
“Šī ir milzīga mīkla,” sacīja jaunā pētījuma galvenā autore Vendija Brīvmane no Kārnegi zinātnes institūta Pasadena observatorijas. "Tas ir aizraujoši, ka mēs spējām izmantot Špiceri, lai risinātu kosmoloģijas pamatproblēmas: precīzu ātrumu, kādā Visums paplašinās pašreizējā laikā, kā arī izmērītu tumšās enerģijas daudzumu Visumā no cita leņķa." Frīdmens vadīja revolucionāro Habla kosmiskā teleskopa pētījumu, kas iepriekš bija izmērījis Habla konstanci.
NASA štāba Vašingtonā Špicera programmas zinātnieks Glens Wahlgrens sacīja, ka labāki cepheīdu skati ļāva Špicerim uzlabot iepriekšējos Habla konstantes mērījumus.
"Šīs pulsējošās zvaigznes ir būtisks solis tajā, ko astronomi sauc par kosmiskās distances kāpnēm: objektu kopums ar zināmiem attālumiem, kas, apvienojumā ar ātrumu, ar kādu objekti attālinās no mums, atklāj Visuma izplešanās ātrumu," sacīja Wahlgren.
Kefeīdiem ir izšķiroša nozīme aprēķinos, jo to attālumu no Zemes var viegli izmērīt. 1908. gadā Henrietta Leavitt atklāja šīm zvaigznēm impulsu ar ātrumu, kas tieši saistīts ar to raksturīgo spilgtumu.
Lai iztēlotos, kāpēc tas ir svarīgi, iedomājieties, ka kāds aiziet prom no jums, nesot sveci. Jo tālāk svece aizbrauca, jo vairāk tā tuvojas. Tā šķietamais spilgtums atklātu attālumu. Tas pats princips attiecas uz kefīdiem, standarta svecēm mūsu kosmosā. Izmērot, cik spoži tie parādās debesīs, un salīdzinot to ar zināmo spilgtumu tā, it kā tie būtu tuvplānā, astronomi var aprēķināt attālumu no Zemes.
Špiceris novēroja 10 kefīdus mūsu pašu Piena Ceļa galaktikā un 80 blakus esošajā kaimiņu galaktikā, ko sauc par Lielo Magelāna Mākoņu. Nespiežot kosmiskos putekļus, Spitzer pētījumu komanda spēja iegūt precīzākus zvaigznes redzamā spilgtuma un līdz ar to arī attālumu mērījumus. Šie dati pavēra ceļu jaunam un uzlabotam mūsu Visuma paplašināšanās ātruma novērtējumam.
"Nedaudz vairāk nekā pirms desmit gadiem vārdu" precizitāte "un" kosmoloģija "izmantošana vienā teikumā nebija iespējama, un nebija zināms, ka Visuma lielums un vecums būtu labāks par divkāršu koeficientu," sacīja Freedmans. “Tagad mēs runājam par dažu procentu precizitāti. Tas ir diezgan ārkārtīgi. ”
“Špiceris atkal nodarbojas ar zinātni, kas pārsniedz to, kas tam bija paredzēts,” sacīja projekta zinātnieks Maikls Verners NASA reaktīvo dzinēju laboratorijā. Verners ir strādājis misijā kopš tās agrīnās koncepcijas fāzes vairāk nekā pirms 30 gadiem. "Pirmkārt, Špicers mūs pārsteidza ar savu novatorisko spēju izpētīt eksoplanetu atmosfēru," sacīja Verners, "un tagad, misijas turpmākajos gados, tas ir kļuvis par vērtīgu kosmoloģijas instrumentu."
Pētījums parādās Astrophysical Journal.
Papīrs par arXiv: Habla konstantes vidēja infrasarkanā starojuma kalibrēšana
Avots: JPL
