Nauja Čikagos universiteto astronomo analizė susitaikė su nuolatiniu „Standartinio modelio“ „Hablo įtampa“.

Mūsų visata plečiasi, tačiau pagrindinis būdas įvertinti, kaip greitai ta plėtra vyksta, davė skirtingus atsakymus. Per pastarąjį dešimtmetį astrofizikai palaipsniui buvo suskirstyti į dvi stovyklas: viena, kuri mano, kad skirtumas yra reikšmingas, ir viena, kuri mano, kad tai gali būti dėl matavimo klaidų.

Jei paaiškės, kad klaidos sukelia neatitikimus, tai patvirtins mūsų pagrindinį visatos veikimo modelį. Kita galimybė pristato giją, kurią ištraukus nurodoma, kad norint ją pritvirtinti reikia naujos, trūkstamos pagrindinės fizikos. Jau keletą metų kiekvienas naujas teleskopų įrodymas suko ginčą pirmyn ir atgal, sukeldamas vadinamąją „Hablo įtampą“.

Wendy Friedmanas, garsus astronomas ir Johno bei Mariono Sullivano Čikagos universiteto astronomijos ir astrofizikos profesoriai, atliko keletą originalių visatos plėtimosi greičio matavimų, dėl kurių Hablo konstanta buvo didesnė. Tačiau naujame apžvalginiame dokumente priimta Astrofizikos žurnalas مجلة, Friedmanas pateikia naujausių stebėjimų apžvalgą. Jos išvada: naujausi stebėjimai pradeda užpildyti spragą.

Tai reiškia, kad vis dėlto konflikto gali nebūti, o mūsų standartiniam visatos modeliui nereikia daug keisti.

Visatos plėtimosi greitis vadinamas Hablo konstanta, vadinama UChicago alumi Edwin Hubble, SB 1910, PhD 1917, kuriai priskiriama visatos plėtimosi atradimas 1929 m. Mokslininkai nori tiksliai nustatyti šį greitį, nes Hablo konstanta yra susijęs su visatos amžiumi ir kaip ji vystėsi laikui bėgant.

Pastarąjį dešimtmetį atsirado didelė raukšlė, kai dviejų pagrindinių matavimo metodų rezultatai ėmė skirtis. Tačiau mokslininkai vis dar ginčija neatitikimo svarbą.

Vienas iš būdų išmatuoti Hablo konstantą yra pažvelgti į labai silpną šviesą, likusią iš Didžiojo sprogimo, vadinamą kosminiu mikrobangų fonu. Tai buvo padaryta kosmose ir Žemėje naudojant tokias priemones kaip Antarkties teleskopas, vadovaujamas UChicago. Mokslininkai gali įtraukti šiuos pastebėjimus į savo ankstyvosios visatos „standartinį modelį“ ir laiku jį paleisti, kad nuspėtų, kokia šiandien turėtų būti Hablo konstanta; Jie gauna 67,4 kilometro per sekundę atsakymą per megaparseką.

Kitas būdas yra pažvelgti į netoliese esančios visatos žvaigždes ir galaktikas, išmatuoti jų atstumus ir tai, kaip greitai jie tolsta nuo mūsų. Friedmanas kelis dešimtmečius buvo pagrindinis šio metodo ekspertas; 2001 m. Jos komanda atliko vieną įspūdingiausių matavimų, naudodama Hablo kosminį teleskopą, kad atvaizduotų žvaigždes, vadinamus cefeidais. Jų nustatyta vertė buvo 72. Vėlesniais metais Friedmanas toliau matavo cefeidus, kaskart peržiūrėdamas daugiau teleskopų duomenų. Tačiau 2019 m. Ji ir jos kolegos paskelbė atsakymą, pagrįstą visiškai kitokiu metodu, naudojant žvaigždes, vadinamas raudonaisiais milžinais. Idėja buvo savarankiškai patikrinti cefeidus.

Raudonieji milžinai yra labai didelės, šviečiančios žvaigždės, kurios visada pasiekia tą patį ryškumo viršūnę, kol greitai išnyksta. Jei mokslininkai gali tiksliai išmatuoti tikrąjį arba vidinį raudonųjų milžinų smailės ryškumą, jie gali išmatuoti atstumus iki savo priimančiųjų galaktikų, kuri yra esminė, bet sudėtinga lygties dalis. Pagrindinis klausimas – kiek tikslūs šie matavimai.

Pirmojoje šio skaičiavimo versijoje 2019 m. Raudonų milžiniškų žvaigždžių spindesiui kalibruoti buvo naudojama viena labai artima galaktika. Per pastaruosius dvejus metus Friedman ir jos bendradarbiai skaičiavo keletą skirtingų galaktikų ir žvaigždžių grupių. „Dabar yra keturi nepriklausomi būdai, kaip kalibruoti raudonojo milžino šviesumą, ir jie sutaria 1% vienas kito“, – sakė Friedmanas. – Tai mums rodo, kad tai tikrai geras atstumo matavimo būdas “.

„Aš tikrai norėjau atidžiai pažvelgti ir į cefeidus, ir į raudonuosius milžinus. Aš labai gerai žinau jų stipriąsias ir silpnąsias puses”, – sakė Friedmanas. „Aš padariau išvadą, kad mums nereikia naujos fundamentalios fizikos, kad paaiškintume vietinius skirtumus. ir tolimi plėtimosi tempai. Panašu, kad naujojo raudonojo milžino duomenys yra nuoseklūs “.

Čikagos universiteto absolventas Tayloras Hoytas, inkarinėse galaktikose atlikęs raudonųjų milžiniškų žvaigždžių matavimus, pridūrė: „Mes ir toliau įvairiais būdais matuojame ir bandome raudonąsias milžiniškas dalines žvaigždes, ir jos ir toliau viršija mūsų lūkesčius.

Hablo konstantos vertė, kurią Friedmano komanda gaudavo raudoniesiems milžinams, yra 69,8 km / s / milijoninės dalys – maždaug tokia pati kaip ir vertė, gauta atlikus kosminį mikrobangų foninį eksperimentą. „Nereikia jokios naujos fizikos“, – sakė Friedmanas.

Skaičiavimai naudojant Cefeido žvaigždes vis tiek suteikia didesnius skaičius, tačiau, remiantis Friedmano analize, skirtumas gali nesijaudinti. „Kefeido žvaigždės visada buvo šiek tiek triukšmingesnės ir šiek tiek sudėtingesnės, kad jas būtų galima visiškai suprasti; jos yra jaunos žvaigždės aktyviuose žvaigždžių formavimo regionuose galaktikose, o tai reiškia, kad gali išmesti daiktai, tokie kaip dulkės ar kitų žvaigždžių tarša. tavo matavimai “, – paaiškino ji.

Jos nuomone, konfliktą būtų galima išspręsti turint geresnių duomenų.

Kitais metais, kai tikimasi paleisti Jameso Webbo kosminį teleskopą, mokslininkai pradės rinkti tuos naujus stebėjimus. Friedmanas ir jo bendradarbiai jau spėjo teleskope atlikti didelę programą, kad būtų galima atlikti daugiau matavimų tiek Cepheido milžiniškoms, tiek raudonosioms žvaigždėms. „Webb suteiks mums didesnį jautrumą ir tikslumą, o duomenys tikrai greitai pagerės“, – sakė ji.

Tačiau tuo tarpu ji norėjo atidžiau pažvelgti į esamus duomenis ir, jos nuomone, daugeliui iš tikrųjų sutiko.

„Taip vyksta mokslas“, – sakė Friedmanas. „Jūs spardote padangas, kad pamatytumėte, ar kažkas nenusileidžia, ir kol kas nėra punkcijų.”

Kai kurie mokslininkai, pasisakę už vidinį nesuderinamumą, gali nusivilti. Bet Friedmanui bet kuris atsakymas yra įdomus.

„Vis dar yra vietos naujai fizikai, tačiau net jei nėra vietos naujai fizikai, tai parodys, kad mūsų standartinis modelis yra iš esmės teisingas, o tai taip pat yra gili išvada“, – sakė ji. „Štai įdomus dalykas apie mokslą: mes nežinome atsakymų iš anksto. Mes mokomės eidami į priekį. Tai tikrai įdomus laikas būti šioje srityje.”

Nuoroda: „Hablo konstantos matavimai: įtampa perspektyvoje“, Wendy Friedman, 2021 m. Birželio 30 d., Astrofizikos žurnalas مجلة.