kozmos.hr
Svemir

Hubble je ‘ključ’ misterija širenja svemira

Ova zbirka od 36 slika s NASA-inog svemirskog teleskopa Hubble prikazuje galaksije koje su sve domaćini varijabli cefeuda i supernova. Ova dva nebeska fenomena ključni su alati koje astronomi koriste za određivanje astronomske udaljenosti, a korišteni su i za preciziranje našeg mjerenja Hubble konstante, brzine širenja svemira (©NASA, ESA, Adam G. Riess (STScI, JHU)).
objavljeno

Znanstvenici već desetljećima istražuju širenje svemira te raspravljaju o misterioznom nesrazmjeru stope uočenog širenja, a upravo bi Hubble mogao biti ‘ključ’ misterija.

Misterij brzine širenja svemira

Potraga za brzinom širenja svemira započela je 1920-ih s mjerenjima astronoma Edwina P. Hubblea i Georgesa Lemaîtrea. Godine 1998. to je dovelo do otkrića tamne energije – tajanstvene odbojne sile koja ubrzava širenje svemira. Posljednjih godina – zahvaljujući podatcima s Hubblea i drugih teleskopa – astronomi su pronašli još jedan zaokret: neslaganje između brzine širenja mjerene u lokalnom svemiru u usporedbi s neovisnim promatranjima odmah nakon Velikog praska, koja predviđaju drugačiju vrijednost širenja.

Uzrok ovog neslaganja ostaje misterij. Međutim Hubbleovi podatci – koji obuhvaćaju razne kozmičke objekte koji služe kao markeri udaljenosti – podupiru ideju da se događa nešto čudno, vjerojatno uključujući potpuno novu fiziku.

Svemir je zapravo ispunjen ‘nevidljivim zidovima’?

Važnost Hubblea u odgovoru na misterij

„Najprecizniju mjeru stope širenja svemira dobivate iz zlatnog standarda teleskopa i kozmičkih milja,“ rekao je nobelovac Adam Riess koji trenutno vodi znanstvenu suradnju koja istražuje stopu širenja svemira pod nazivom SH0ES, što je skraćenica za Supernova, H0, for the Equation of State of Dark Energy. „Hubble svemirski teleskop upravo je napravljen za ovakve stvari i koristi najbolje tehnologije koje znamo. Ovo je vjerojatno Hubbleov magnum opus, jer bi bilo potrebno još 30 godina Hubbleovog života da se čak udvostruči ova veličina uzorka.“

Rad Riessovog tima izvještava o dovršavanju najvećeg i vjerojatno posljednjeg velikog ažuriranja Hubble konstante. Naime, novi rezultati su više nego udvostručili prethodni uzorak markera kozmičke udaljenosti. Njegov je tim također ponovno analizirao sve prethodne podatke, a cijeli skup podataka sada uključuje više od 1000 Hubbleovih orbita.

Kada je NASA 1970-ih osmislila veliki svemirski teleskop jedno od primarnih opravdanja za trošak i izniman tehnički napor bilo je razriješiti cefeide – zvijezde koje se povremeno svijetle i zatamnjuju, viđene unutar naše Mliječne staze i vanjskih galaksija. Cefeidi su dugo – od kad je njihova ‘korist’ otkrivena 1912. godine – bili ‘zlatni standard kozmičkih milja’.

Hubbleove istraživanje

Odmah nakon Hubbleovog lansiranja 1990. godine započeo je prvi skup promatranja zvijezda cefeida radi preciziranja Hubbleove konstante. Taj proces vodila su dva tima koja su koristili cefeide kao oznake milja kako bi poboljšali mjerenja udaljenosti do obližnjih galaksija. Početkom 2000-ih timovi su proglasili „misiju obavljenom“ postizanjem točnosti od 10 posto za Hubbleovu konstantu, tj. 72 plus-minus 8 kilometara u sekundi po megaparseku.

Ova zbirka od 36 slika s NASA-inog svemirskog teleskopa Hubble prikazuje galaksije koje su sve domaćini varijabli cefeuda i supernova. Ova dva nebeska fenomena ključni su alati koje astronomi koriste za određivanje astronomske udaljenosti, a korišteni su i za preciziranje našeg mjerenja Hubble konstante, brzine širenja svemira (©NASA, ESA, Adam G. Riess (STScI, JHU)).
Ova zbirka od 36 slika s NASA-inog svemirskog teleskopa Hubble prikazuje galaksije koje su sve domaćini varijabli cefeida i supernova. Ova dva nebeska fenomena ključni su alati koje astronomi koriste za određivanje astronomske udaljenosti, a korišteni su i za preciziranje našeg mjerenja Hubble konstante, brzine širenja svemira (©NASA, ESA, Adam G. Riess (STScI, JHU)).

Istraživanje se nastavilo 2005. i 2009. godine dodavanjem teleskopu novih snažnih kamera. Tada je pokrenuto Generation 2 istraživanje tijekom kojeg su timovi namjeravali precizirati vrijednost do točnosti od samo jedan posto. Ovo je inaugurirano programom SH0ES, a u konačnici su timovi postigli konstantnu  vrijednost od 73 plus ili minus 1 kilometar u sekundi po megaparseku.

Hubbleova konstanta

Hubble konstante u suštini je brojka koja govori o brzini širenja svemira. Riječ je o – kako to navodi Licia Verde – „vrlo posebnom broju. Može se koristiti za provlačenje igle iz prošlosti u sadašnjost za testiranje našeg razumijevanja svemira. Ovo je zahtijevalo fenomenalnu količinu detaljnog rada.“

Tim je Hubbleom izmjerio 42 markera kilometraže supernove. Budući da se vidi kako eksplodiraju brzinom od otprilike jedne godišnje, Hubble je zabilježio što više supernova za mjerenje širenja svemira.

Riess je zaključio: „Imamo kompletan uzorak svih supernova dostupnih teleskopu Hubble viđenih u posljednjih 40 godina.“

Što je zapravo ‘misteriozno’?

Znanstvenici su predviđali da će brzina širenja svemira biti sporija od onoga što Hubble zapravo vidi. Kombinirajući standardni kozmološki model svemira i mjerenja Planck misije Europske svemirske agencije (koja je promatrala reliktnu kozmičku mikrovalnu pozadinu od prije 13.8 milijardi godina), astronomi predviđaju nižu vrijednost Hubbleove konstante: 67,5 plus ili minus 0,5 kilometara po drugi po megaparseku, što je manje od procjena SH0ES tima od 73.

S obzirom na veliku veličinu uzorka Hubblea postoji samo jedna na milijun šansi da astronomi pogriješe. Ovo otkriće raspliće ono što je postajalo lijepa i uredna slika dinamičke evolucije svemira. Astronomi su u nedostatku objašnjenja razlike između brzine širenja lokalnog svemira u odnosu na prvobitni svemir, ali odgovor bi mogao uključivati dodatnu fiziku svemira.

Svemir je zapravo ispunjen ‘nevidljivim zidovima’?

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

t.me/kozmoshr

Izvori:

Adam G. Riess, „A Comprehensive Measurement of the Local Value of the Hubble Constant with 1 km s−1 Mpc−1 Uncertainty from the Hubble Space Telescope and the SH0ES Team,“ The Astrophysical Journal (neobjavljen rad, 2022).

Claire Andreoli, Ray Villard, Andrea Gianopoulos (19. svibnja 2022.), „Hubble Reaches New Milestone in Mystery of Universe’s Expansion Rate,“ nasa.gov (pristup 21. svibnja 2022).

Student povijesti koji u slobodno vrijeme voli čitati i pisati o svojim najdražim temama - povijesti, svemiru i astronomiji.