kozmos.hr
Astronomija

Novi način mjerenja stope širenja svemira

Zrcalni prikaz SGAS J143845+145407 oko gravitacijske leće. Izvor: ESA/Hubble & NASA, J. Rigby.
objavljeno

Godine 1929. Edwin Hubble objavio je prve čvrste dokaze da se svemir širi. Oslanjajući se na podatke Vesto Sliphera i Henrietta Leavitt, Hubble je utvrdio korelaciju između galaktičke udaljenosti i crvenog pomaka. Što je galaksija bila udaljenija, njena svjetlost se činila više pomaknutom prema crvenom kraju spektra.

Sada znamo da je to zbog kozmičkog širenja. Sam prostor se širi, što uzrokuje da se čini kako se udaljene galaksije udaljavaju od nas. Stopa tog širenja poznata je kao Hubbleova konstanta, i iako imamo dobru ideju o njegovoj vrijednosti, još uvijek postoji malo napetosti između različitih rezultata.

Jedan od izazova u rješavanju te napetosti je da do sada možemo mjeriti kozmičko širenje samo onako kako se trenutno čini. To također znači da ne možemo odrediti je li kozmičko širenje posljedica opće relativnosti ili suptilnije proširenja Einsteinovog modela. No, s izgradnjom snažnih novih teleskopa možda ćemo moći promatrati evoluciju kozmičkog širenja zahvaljujući efektu poznatom kao crveni pomak.

Hubbleova konstanta ima vrijednost od oko 70 km/s po megaparseku. To znači da ako je galaksija udaljena oko 1 megaparseka (oko 3 milijuna svjetlosnih godina), čini se da se galaksija udaljava od nas brzinom od oko 70 km/s. Ako je galaksija udaljena 2 megaparseka, činit će se da se udaljava brzinom od oko 140 km/s. Što je galaksija udaljenija, veća je njezina prividna brzina.

Budući da se svemir i dalje širi, svake godine galaksija je malo udaljenija, što znači da bi njezin crveni pomak trebao postati nešto veći. Drugim riječima, kozmičko širenje znači da bi crveni pomaci galaksija s vremenom trebali sve više kliziti prema crvenom.

Taj je pomak izuzetno malen. Za galaksiju udaljenu 12 milijardi svjetlosnih godina, njezina bi se prividna brzina kretala oko 95% brzine svjetlosti, dok bi njezin pomak bio samo 15 cm/s svake godine. To je previše malo da bi ga trenutačni teleskopi mogli promatrati. No kada Ekstremno Veliki Teleskop (ELT) počne prikupljati podatke 2027. godine, trebao bi moći promatrati taj pomak vremenom. Procjene su da bi nakon 5-10 godina preciznih opažanja ELT trebao vidjeti crvene pomake reda veličine 5 cm/s.

Jaka gravitacija galaktičkog skupa MACS0647 stvara efekt gravitacijske leće, savijajući svjetlost nekoliko pozadinskih sustava. Izvor: NASA, ESA, CSA, STScI, and Tiger Hsiao (Johns Hopkins University).
Jaka gravitacija galaktičkog skupa MACS0647 stvara efekt gravitacijske leće, savijajući svjetlost nekoliko pozadinskih sustava. Izvor: NASA, ESA, CSA, STScI, and Tiger Hsiao (Johns Hopkins University).

Iako će to postati snažno sredstvo u našem razumijevanju svemira, trebat će puno podataka i puno vremena. Stoga je novi rad, objavljen na pretisakom serveru arXiv, predložio drugačiju metodu koristeći gravitacijsko lećenje.

Autori ovaj efekt nazivaju razlika u crvenom pomaku. Umjesto promatranja crvenog pomaka galaksije tijekom desetljeća, tim predlaže traženje udaljenih galaksija koje su pod efektom gravitacijske leće bliže galaksije. Mnoge udaljene galaksije su pod efektom gravitacijskog lećenja od bliže galaksije između nas i one udaljene, ali većina takvih galaksija pojavljuje se kao jedan iskrivljeni luk sa strane prednje galaksije.

No ponekad gravitacijsko lećenje može stvoriti više slika udaljene galaksije. Budući da svaka slika udaljene galaksije prolazi malo drugačijim putem do nas, udaljenost svakog puta je također malo drugačija. Dakle, umjesto da čekamo desetljeća da galaksija mijenja svoju poziciju, možemo odmah dobiti snimke galaksije razdvojene godinama ili desetljećima. Svaka fotografija imala bi malo različit crveni pomak, i uspoređujući ih mogli bismo mjeriti crveni pomak.

To je još uvijek izvan mogućnosti naše trenutačne tehnologije. Ali dok čekamo da teleskopi poput ELT-a postanu operativni, možemo tražiti udaljene galaksije pod efektom gravitacijske leći s više perspektiva. Tako, kada budemo imali sposobnost detektiranja crvenog pomaka, nećemo morati čekati desetljeća da bismo dobili rezultat.

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr

Pratite Kozmos na Google Vijestima.

CroCube