Astronomer kortlægger afstande til 56.000 galakser, det største katalog nogensinde

Hvor gammelt er vores univers, og hvad er dets størrelse? Et team af forskere ledet af University of Hawaiʻi i Mānoa, astronomerne Brent Tully og Ehsan Kourkchi fra Institute for Astronomy, har samlet den hidtil største samling af højpræcisions galakseafstande, kaldet Cosmicflows-4. Ved hjælp af otte forskellige metoder målte de afstandene til hele 56.000 galakser. Undersøgelsen er blevet offentliggjort i The Astrophysical Journal .

Galakser, såsom Mælkevejen, er universets byggesten, som hver består af op til flere hundrede milliarder stjerner. Galakser uden for vores umiddelbare naboskab skynder sig væk, hurtigere, hvis de er længere væk, hvilket er en konsekvens af universets udvidelse, der begyndte i øjeblikket med Big Bang. Målinger af galaksers afstande, kombineret med information om deres hastigheder væk fra os, bestemmer universets skala og den tid, der er gået siden dets fødsel.

"Siden galakser blev identificeret som adskilte fra Mælkevejen for hundrede år siden, har astronomer forsøgt at måle deres afstande," sagde Tully. "Nu ved at kombinere vores mere nøjagtige og rigelige værktøjer er vi i stand til at måle afstande mellem galakser og den relaterede ekspansionshastighed af universet og tiden siden universet blev født med en præcision på nogle få procent."

Ud fra de nyligt offentliggjorte målinger udledte forskerne universets ekspansionshastighed, kaldet Hubble-konstanten eller H₀ . Holdets undersøgelse giver en værdi på H₀ =75 kilometer i sekundet pr. megaparsec eller Mpc (1 megaparsec =3,26 millioner lysår), med meget lille statistisk usikkerhed på omkring 1,5%.

Der er en række måder at måle galakseafstande på. Generelt fokuserer individuelle forskere på en individuel metode. Cosmicflows-programmet med Tully og Kourkchi i spidsen inkluderer deres eget originale materiale fra to metoder og inkorporerer desuden oplysninger fra mange tidligere undersøgelser. Fordi Cosmicflows-4 inkluderer afstande afledt af en række uafhængige, særskilte afstandsestimatorer, bør indbyrdes sammenligninger afbøde en stor systematisk fejl.

Kosmisk dilemma

Astronomer har samlet en ramme, der viser, at universets alder er lidt mere end 13 milliarder år gammel, men et dilemma af stor betydning er opstået i detaljerne.

Fysik af universets udvikling baseret på standardmodellen for kosmologi forudsiger H₀ =67,5 km/s/Mpc, med en usikkerhed på 1 km/s/Mpc. Forskellen mellem de målte og forudsagte værdier for Hubble-konstanten er 7,5 km/s/Mpc - meget mere end man kan forvente givet de statistiske usikkerheder. Enten er der et grundlæggende problem med vores forståelse af kosmos fysik, eller også er der en skjult systematisk fejl i målingerne af galakseafstande.

Cosmicflows-4 bliver også brugt til at studere, hvordan galakser bevæger sig individuelt, ud over at flyde med universets samlede udvidelse. Afvigelser fra denne jævne ekspansion opstår på grund af tyngdekraftens påvirkninger fra stofklumper, på skalaer, der spænder fra vores Jord og sol op til forsamlinger af galakser på skalaer på en halv milliard lysår. Det mystiske mørke stof er den dominerende komponent i større skalaer. Med viden om galaksernes bevægelser som reaktion på massen omkring dem, kan vi genskabe de baner, som galakserne har fulgt, siden de blev dannet, hvilket giver os en bedre forståelse af, hvordan universets enorme, mørkt stof dominerede strukturer er dannet gennem æonerne af tid. + Udforsk yderligere

Finder James Webb-rumteleskopet den fjerneste, ældste, yngste eller første galakse? En astronom forklarer