Astronomer måler universets ekspansion, få hints om ny fysik (opdatering)

Internationale astronomer, der bruger NASA/ESA Hubble -rumteleskop, har foretaget en uafhængig måling af, hvor hurtigt universet ekspanderer. Den nyligt målte ekspansionshastighed for det lokale univers er i overensstemmelse med tidligere fund. Disse er, imidlertid, i spændende uenighed med målinger af det tidlige univers. Kredit:NASA, ESA, Suyu (Max Planck Institute for Astrophysics), Auger (University of Cambridge)

Astronomer har netop foretaget en ny måling af Hubble Constant, den hastighed, hvormed universet ekspanderer, og det stemmer ikke helt overens med et andet skøn over det samme antal. Denne uoverensstemmelse kunne antyde "ny fysik" ud over standardmodellen for kosmologi, ifølge holdet, som omfatter fysikere fra University of California, Davis, der gjorde observationen.

Hubble Constant tillader astronomer at måle universets skala og alder og måle afstanden til de fjerneste objekter, vi kan se, sagde Chris Fassnacht, en fysikprofessor ved UC Davis og medlem af det internationale H0LiCOW -samarbejde, der udførte arbejdet.

Ledet af Sherry Suyu ved Max Planck Institute for Astrophysics i Tyskland, H0LICOW-teamet brugte NASA/ESA Hubble-rumteleskopet og andre rum- og jordbaserede teleskoper, herunder Keck -teleskoperne på Hawaii, at observere tre galakser og nå frem til en uafhængig måling af Hubble Constant. Eduard Rusu, en postdoktor ved UC Davis, er første forfatter på et af fem papirer, der beskriver værket, der skal offentliggøres i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .

"Hubble -konstanten er afgørende for moderne astronomi, da den kan hjælpe med at bekræfte eller modbevise, om vores billede af universet - sammensat af mørk energi, mørkt stof og normalt stof - er faktisk korrekt, eller hvis vi mangler noget grundlæggende, "Sagde Suyu.

Mørk energi er en mystisk kraft, der udgør omkring tre fjerdedele af universet og driver kosmisk ekspansion. Mørkt stof udgør omkring en fjerdedel af universet og udøver et tyngdekraftstræk på synlige, "normalt" stof og lys.

Objekter med store masser såsom galakser eller klynger af galakser fordrejer rumtiden omkring dem på en sådan måde, at de kan skabe flere billeder af baggrundsobjekter. Denne effekt kaldes stærk gravitationslinse. Kredit:ESA/Hubble, NASA

Gravitationslinser bøjer lys fra Quasar

H0LiCOW -astronomerne målte Hubble Constant ved at udnytte massive galakser, der fungerer som "gravitationslinser, "bøjer lys fra et endnu fjernere objekt.

De studerede tre sådanne galakser, som hver især bøjer lys fra en endnu fjernere kvasar, et kosmisk objekt, hvis lysstyrke svinger tilfældigt. I hvert tilfælde skaber gravitationslinse flere billeder af kvasaren.

Fordi massen ikke er jævnt fordelt gennem disse massive galakser, nogle områder bøjer eller bremser lyset mere end andre. Så lys fra kvasaren vil ankomme på lidt forskellige tidspunkter afhængigt af den rute, den tager gennem linsen, ligesom chauffører, der tog af sted fra en by til en anden på samme tid, men rejse ad forskellige ruter, vil ankomme på forskellige tidspunkter. Ved at analysere den "trafikforsinkelse, "forskerne kunne nå frem til et tal for Hubble Constant.

Rusus bidrag var at måle fordelingen af masse langs sigtelinjen fra kvasar til teleskop. Andre teammedlemmer målte tidsforsinkelsen for lys, og fordelingen af masse inden for linsegalaksen.

Fjernkvasarer har en tendens til at ændre deres lysstyrke, får dem til at flimre. Da lyset, der skaber de forskellige billeder af kvasaren, følger stier med lidt forskellige længder, billederne flimrer ikke samtidigt, men er forsinket i forhold til hinanden med flere dage. Denne forsinkelse i flimring kan bruges til at måle Hubble -konstanten, der beskriver ekspansionshastigheden af vores univers. Mens den relative tid mellem to flimmer er korrekt repræsenteret i denne animation, i virkeligheden er forsinkelserne i intervallet fra dage til to uger. Kredit:ESA/Hubble, NASA

"Disse tre ting giver os mulighed for at få et præcist mål for Hubble Constant, "Sagde Fassnacht.

Hint om ny fysik

Hubble Constant -estimatet fra H0LiCOW, 71,9 ± 2,7 kilometer i sekundet pr. Megaparsek, er nøjagtig til 3,8 procent. Figuren er i tæt overensstemmelse med målinger foretaget af andre astronomer baseret på observationer af supernovaer, eller af variable stjerner kaldet Cepheids. Men disse estimater er ret forskellige fra dem, der blev opnået fra Planck -rumteleskopet, som målte stråling fra den kosmiske mikrobølge baggrund.

Planck -målingen er afhængig af nogle antagelser, for eksempel at universet er fladt, Sagde Fassnacht. Eller, forskellen kan være en statistisk udsving, der forsvinder, efterhånden som estimaterne bliver bedre - eller det kan være noget mere spændende.

"Hvis du stadig ser noget, når fejlbjælkerne krymper, måske er det ny fysik, ud over standardmodellen for kosmologi, "Sagde Fassnacht.

H0LiCOW -teamet planlægger at reducere disse fejlstænger ved at udføre de samme målinger for op til 100 linsede kvasarer, Sagde Fassnacht.

Sidste artikelIsotopiske ligheder set i materialer, der dannede Jorden, måne

Næste artikelEt farvel til Plutoshine