Leyndardómur dýpkar með betri mælingum
Kjartan Kjartansson
27. jan. 2017
Fréttir
Nýjar mælingar á Hubble-fastanum eru í góðu samræmi við fyrri athuganir en ríma illa við skilning manna á útþenslu alheimsins.
Þvert á það sem ætla mætti hafa sífellt nákvæmari mælingar stjörnufræðinga á hversu hratt alheimurinn þenst út aðeins dýpkað leyndardóm hans. Sumir stjörnufræðingar velta því nú fyrir sér hvort að sá munur sem þeir sjá á milli útþenslu alheimsins á bernskuárum hans og þeirrar sem á sér stað í dag sé merki um að ný og enn óþekkt eðlisfræði búi þar að baki.
Útþensla alheimsins er mæld með svonefndum Hubble-fasta sem kenndur er við bandaríska stjörnufræðinginn Edwin Hubble sem fyrstur áttaði sig á því að alheimurinn væri að þenjast út. Hubble-fastinn er grundvallaratriði í mati á aldri, stærð og endanlegum örlögum alheimsins og því hafa stjörnufræðingar keppst við að mæla hann með sem nákvæmustum hætti.
Alþjóðlegur hópur stjörnufræðinga sem starfa við H0LiCOW-samstarfsverkefnið mældi Hubble-fastann nýlega með því að nota fimm vetrarbrautir sem þyngdarlinsur. Þegar massamikil fyrirbæri eins og vetrarbrautir verða á vegi ljóss sveigir þyngdarsvið fyrirbæranna ljósgeislana og magna þá líkt og stækkunargler áður en við nemum þá með sjónaukum á jörðinni. Þyngdarlinsur gera þannig stjörnufræðingum kleift að sjá fjarlæg fyrirbæri sem væru annars of langt í burtu til að sjást frá jörðinni.
Þyngdarlinsurnar sem stjörnufræðingarnir notuðu voru fimm vetrarbrautir sem liggja á milli jarðarinnar og dulstirna en það eru gríðarlega virkir kjarnar fjarlægra vetrarbrauta með birtustig sem breytist með tímanum. Linsuáhrif vetrarbrautanna skapaði nokkrar myndir af dulstirnunum en þar sem þyngdarsvið vetrarbrautanna eru ekki fullkomlega samhverf og þær ekki í beinni línu við linsuna þurfti ljósið að ferðast mismunandi vegalengd áður en það barst til jarðar. Stjörnufræðingarnir notuðu töfina á breytingunum á birtu dulstirnana frá einni mynd til annarrar og mældu þannig fjarlægðina og þar með hversu hratt alheimurinn er að þenjast út.
Stjörnufræðingarnir notuðu Hubble-geimsjónaukann og fleiri sjónauka í geimnum og á jörðu niðri. Reyndust mælingarnar á Hubble-fastanum í góðu samræmi við fyrri rannsóknir en þær hafa meðal annars notast við svonefnda sefíta og sprengistjörnur. Gallinn er hins vegar að niðurstöður allra þessara mælinga ríma illa við núverandi skilning vísindamanna á alheiminum.
Athuganir evrópska Planck-gervitunglsins á örbylgjukliðnum, leifar geislunar frá upphafi alheimsins, benda til hægari útþenslu alheimsins sem samræmist núverandi staðallíkani heimsfræðinnar en þær sem hafa verið gerðar á alheiminum eins og við sjáum hann í dag.
Sé alheimurinn að þenjast hraðar út í dag en hann gerði skömmu eftir Miklahvell bendir það til þess að stjörnufræðingar vanti enn púsl í spilið til að átta sig á hvað knýr útþensluna. Hún hefur fram að þessu verið skýrð með tilvist hulduorku.
„Hubble-fastinn er bráðnauðsynlegur fyrir nútímastjörnufræði því hann getur hjálpað okkur að staðfesta eða hrekja hvort að sú mynd sem við höfum af alheiminum, sem er samsettur af hulduorku, hulduefni og venjulegu efni, sé í raun og veru rétt eða hvort að við séum að missa af einhverju grundvallaratriði,“ segir Sherry Suyu frá Max Planck-stjarneðlisfræðisstofnuninni sem leiddi rannsóknina.
Suyu telur að vegna þess hversu nákvæmlega vísindamenn eru farnir að geta mælt Hubble-fastann með ýmsum aðferðum geti munurinn á milli þeirra bent til þess að ný og óútskýrð eðlisfræði búi að baki útþenslu alheimsins sem vísindamenn hafa enn ekki svipt hulunni af.
Leyndardómur dýpkar með betri mælingum
Kjartan Kjartansson 27. jan. 2017 Fréttir
Nýjar mælingar á Hubble-fastanum eru í góðu samræmi við fyrri athuganir en ríma illa við skilning manna á útþenslu alheimsins.
Þvert á það sem ætla mætti hafa sífellt nákvæmari mælingar stjörnufræðinga á hversu hratt alheimurinn þenst út aðeins dýpkað leyndardóm hans. Sumir stjörnufræðingar velta því nú fyrir sér hvort að sá munur sem þeir sjá á milli útþenslu alheimsins á bernskuárum hans og þeirrar sem á sér stað í dag sé merki um að ný og enn óþekkt eðlisfræði búi þar að baki.
Útþensla alheimsins er mæld með svonefndum Hubble-fasta sem kenndur er við bandaríska stjörnufræðinginn Edwin Hubble sem fyrstur áttaði sig á því að alheimurinn væri að þenjast út. Hubble-fastinn er grundvallaratriði í mati á aldri, stærð og endanlegum örlögum alheimsins og því hafa stjörnufræðingar keppst við að mæla hann með sem nákvæmustum hætti.
Alþjóðlegur hópur stjörnufræðinga sem starfa við H0LiCOW-samstarfsverkefnið mældi Hubble-fastann nýlega með því að nota fimm vetrarbrautir sem þyngdarlinsur. Þegar massamikil fyrirbæri eins og vetrarbrautir verða á vegi ljóss sveigir þyngdarsvið fyrirbæranna ljósgeislana og magna þá líkt og stækkunargler áður en við nemum þá með sjónaukum á jörðinni. Þyngdarlinsur gera þannig stjörnufræðingum kleift að sjá fjarlæg fyrirbæri sem væru annars of langt í burtu til að sjást frá jörðinni.
Þyngdarlinsurnar sem stjörnufræðingarnir notuðu voru fimm vetrarbrautir sem liggja á milli jarðarinnar og dulstirna en það eru gríðarlega virkir kjarnar fjarlægra vetrarbrauta með birtustig sem breytist með tímanum. Linsuáhrif vetrarbrautanna skapaði nokkrar myndir af dulstirnunum en þar sem þyngdarsvið vetrarbrautanna eru ekki fullkomlega samhverf og þær ekki í beinni línu við linsuna þurfti ljósið að ferðast mismunandi vegalengd áður en það barst til jarðar. Stjörnufræðingarnir notuðu töfina á breytingunum á birtu dulstirnana frá einni mynd til annarrar og mældu þannig fjarlægðina og þar með hversu hratt alheimurinn er að þenjast út.
Stjörnufræðingarnir notuðu Hubble-geimsjónaukann og fleiri sjónauka í geimnum og á jörðu niðri. Reyndust mælingarnar á Hubble-fastanum í góðu samræmi við fyrri rannsóknir en þær hafa meðal annars notast við svonefnda sefíta og sprengistjörnur. Gallinn er hins vegar að niðurstöður allra þessara mælinga ríma illa við núverandi skilning vísindamanna á alheiminum.
Athuganir evrópska Planck-gervitunglsins á örbylgjukliðnum, leifar geislunar frá upphafi alheimsins, benda til hægari útþenslu alheimsins sem samræmist núverandi staðallíkani heimsfræðinnar en þær sem hafa verið gerðar á alheiminum eins og við sjáum hann í dag.
Sé alheimurinn að þenjast hraðar út í dag en hann gerði skömmu eftir Miklahvell bendir það til þess að stjörnufræðingar vanti enn púsl í spilið til að átta sig á hvað knýr útþensluna. Hún hefur fram að þessu verið skýrð með tilvist hulduorku.
„Hubble-fastinn er bráðnauðsynlegur fyrir nútímastjörnufræði því hann getur hjálpað okkur að staðfesta eða hrekja hvort að sú mynd sem við höfum af alheiminum, sem er samsettur af hulduorku, hulduefni og venjulegu efni, sé í raun og veru rétt eða hvort að við séum að missa af einhverju grundvallaratriði,“ segir Sherry Suyu frá Max Planck-stjarneðlisfræðisstofnuninni sem leiddi rannsóknina.
Suyu telur að vegna þess hversu nákvæmlega vísindamenn eru farnir að geta mælt Hubble-fastann með ýmsum aðferðum geti munurinn á milli þeirra bent til þess að ný og óútskýrð eðlisfræði búi að baki útþenslu alheimsins sem vísindamenn hafa enn ekki svipt hulunni af.