Forskning styrker supernovaernes rolle i at klokke universet

Hvor meget lys kaster en supernova over universets historie?

Ny forskning udført af kosmologer ved University of Chicago og Wayne State University bekræfter nøjagtigheden af ​​Type Ia-supernovaer til at måle den hastighed, hvormed universet udvider sig. Resultaterne understøtter en udbredt teori om, at udvidelsen af ​​universet accelererer, og en sådan acceleration kan tilskrives en mystisk kraft kendt som mørk energi. Resultaterne modarbejder de seneste overskrifter om, at Type Ia-supernova ikke kan stoles på til at måle universets udvidelse.

Brug af lys fra en eksploderende stjerne så lysstærk som hele galakser til at bestemme kosmiske afstande førte til 2011 Nobelprisen i fysik. Metoden bygger på den antagelse, at som pærer med en kendt watt, alle Type Ia supernovaer menes at have næsten den samme maksimale lysstyrke, når de eksploderer. En sådan konsistens gør det muligt at bruge dem som pejlemærker til at måle himlen. Jo svagere lys, jo længere væk er stjernen. Men metoden er blevet udfordret i de senere år på grund af fund, lyset afgivet af Type Ia supernovaer virker mere inkonsekvent end forventet.

"De data, vi undersøgte, holder virkelig op imod disse påstande om døden af ​​Type Ia supernovaer som et værktøj til at måle universet, " sagde Daniel Scolnic, en postdoktor ved UChicagos Kavli Institute for Cosmological Physics og medforfatter af den nye forskning, der blev offentliggjort i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society . "Vi skal ikke overtales af disse andre påstande, bare fordi de har fået meget opmærksomhed, selvom det er vigtigt at fortsætte med at stille spørgsmålstegn ved og styrke vores grundlæggende antagelser."

En af de seneste kritikpunkter af Type Ia supernovaer til måling konkluderede, at lysstyrken af ​​disse supernovaer synes at være i to forskellige underklasser, hvilket kan føre til problemer, når man forsøger at måle afstande. I den nye forskning ledet af David Cinabro, en professor ved Wayne State, Scolnic, Rick Kessler, seniorforsker ved Kavli Instituttet, og andre, de fandt ikke bevis for to underklasser af Type Ia supernovaer i data undersøgt fra Sloan Digital Sky Survey Supernovae Search og Supernova Legacy Survey. De seneste artikler, der udfordrer effektiviteten af ​​Type Ia supernovaer til måling, brugte forskellige datasæt.

En sekundær kritik har fokuseret på måden Type Ia -supernovaer analyseres. Da forskerne fandt ud af, at fjerne Type Ia-supernovaer var svagere end forventet, de konkluderede, at universet udvider sig med en accelererende hastighed. Den acceleration forklares gennem mørk energi, som videnskabsmænd anslår udgør 70 procent af universet. Den gådefulde kraft trækker stof fra hinanden, forhindre tyngdekraften i at bremse udvidelsen af ​​universet.

Alligevel er et stof, der udgør 70 procent af universet, men forbliver ukendt, frustrerende for en række kosmologer. Resultatet var en revurdering af de matematiske værktøjer, der blev brugt til at analysere supernovaer, som fik opmærksomhed i 2015 ved at argumentere for, at Type Ia-supernovaer ikke engang viser, at mørk energi eksisterer i første omgang.

Scolnic og kollega Adam Riess, som vandt 2011 Nobelprisen for opdagelsen af ​​det accelererende univers, skrev en artikel til Scientific American 26. oktober, 2016, tilbagevise påstandene. De viste, at selvom de matematiske værktøjer til at analysere Type Ia supernovaer bruges "forkert, "der er stadig en 99,7 procent chance for, at universet accelererer.

De nye resultater er betryggende for forskere, der bruger Type Ia supernovaer til at opnå en stadig mere præcis forståelse af mørk energi, sagde Joshua A. Frieman, seniormedarbejder ved Fermi National Accelerator Laboratory, som ikke var involveret i forskningen.

"Konsekvensen af ​​dette arbejde vil være at styrke vores tillid til at bruge Type Ia supernovaer som kosmologiske sonder, " han sagde.