Μια νέα εκτίμηση στον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος

Μια νέα εκτίμηση στον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος

15 Ιουλίου 2016

H ερευνητική ομάδα του Adam G. Riess (Βραβείο Νομπέλ Φυσικής 2011) δημοσίευσε μια νέα εργασία με τίτλο ¨A 2.4% Determination of the Local Value of the Hubble Constant¨, στην οποία εκτιμάται ότι η σταθερά του Hubble είναι 73±1.75 km s−1 Mpc−1.

Η τιμή αυτή έχει σχετικό σφάλμα 2,4%, αρκετά μικρότερο από το σφάλμα 3,3% ενός προηγούμενου υπολογισμού της σταθεράς Hubble με παρόμοια μέθοδο. Ο στόχος είναι το σφάλμα να μειωθεί στο 1%.

Η παραπάνω τιμή είναι συστηματικά μεγαλύτερη από την τιμή 67.80±0.77 km s−1 Mpc−1, που δίνει η αποστολή Planck του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, αλλά και από την τιμή 69.32±0.80 km s−1 Mpc−1 που δίνει η ερευνητική ομάδα WMAP της NASA.
Κι αυτό, δυστυχώς, είναι ένα πρόβλημα!

Οι ερευνητές Riess  et al για την βαθμονόμηση των σχετικά κοντινών αποστάσεων χρησιμοποίησαν τις παρατηρήσεις των μεταβλητών Κηφείδων (βλέπε: Κηφείδες, οι δείκτες των αποστάσεων του Σύμπαντος). Αυτοί είναι αστέρες που μεταβάλλουν περιοδικά την λαμπρότητά τους με ρυθμούς που είναι ανάλογοι με την πραγματική τους λαμπρότητα και αυτή η ιδιότητα επιτρέπει τους αστρονόμους να υπολογίσουν τις αποστάσεις τους. Οι ερευνητές βαθμονόμησαν τις αποστάσεις ως προς τους Κηφείδες χρησιμοποιώντας μια βασική γεωμετρική τεχνική που ονομάζεται παράλλαξη.  Με τη χρήση της Ευρυγώνιας Κάμερας 3 (WFC3), του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, επέκτειναν εντυπωσιακά το όριο παράλλαξης στον γαλαξία μας. Για το ακριβή υπολογισμό των αποστάσεων κοντινών γαλαξιών η ερευνητική ομάδα μελέτησε γαλαξίες που περιείχαν και Κηφείδες και σουπερνόβα τύπου Ια. Τα σουπερνόβα τύπου Ια έχουν πάντα την ίδια εγγενή λαμπρότητα και είναι επίσης αρκετά φωτεινά για να παρατηρηθούν σε μεγάλες αποστάσεις. Συγκρίνοντας τις παρατηρούμενες λαμπρότητες αυτών των άστρων στους κοντινούς γαλαξίες προσδιορίστηκε η απόλυτη λαμπρότητα των σουπερνόβα. Χρησιμοποιώντας τη νέα βαθμονόμηση προσδιόρισαν την ακριβή απόσταση 300 σουπερνόβα τύπου Ia σε απομακρυσμένους γαλαξίες και σε συνδυασμό με την μετατόπιση των γραμμών απορρόφησης προς το ερυθρό στο φάσμα του φωτός των σουπερνόβα υπολόγισαν την σταθερά του Hubble, η οποία εκφράζει τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος. (βλέπε: Ο νόμος του Hubble).

Οι ερευνητές Riess et al για την βαθμονόμηση των σχετικά κοντινών αποστάσεων χρησιμοποίησαν τις παρατηρήσεις των μεταβλητών Κηφείδων (βλέπε: Κηφείδες, οι δείκτες των αποστάσεων του Σύμπαντος). Αυτοί είναι αστέρες που μεταβάλλουν περιοδικά την λαμπρότητά τους με ρυθμούς που είναι ανάλογοι με την πραγματική τους λαμπρότητα και αυτή η ιδιότητα επιτρέπει τους αστρονόμους να υπολογίσουν τις αποστάσεις τους. Οι ερευνητές βαθμονόμησαν τις αποστάσεις ως προς τους Κηφείδες χρησιμοποιώντας μια βασική γεωμετρική τεχνική που ονομάζεται παράλλαξη. Με τη χρήση της Ευρυγώνιας Κάμερας 3 (WFC3), του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, επέκτειναν εντυπωσιακά το όριο παράλλαξης στον γαλαξία μας. Για το ακριβή υπολογισμό των αποστάσεων κοντινών γαλαξιών η ερευνητική ομάδα μελέτησε γαλαξίες που περιείχαν και Κηφείδες και σουπερνόβα τύπου Ια. Τα σουπερνόβα τύπου Ια έχουν πάντα την ίδια εγγενή λαμπρότητα και είναι επίσης αρκετά φωτεινά για να παρατηρηθούν σε μεγάλες αποστάσεις. Συγκρίνοντας τις παρατηρούμενες λαμπρότητες αυτών των άστρων στους κοντινούς γαλαξίες προσδιορίστηκε η απόλυτη λαμπρότητα των σουπερνόβα. Χρησιμοποιώντας τη νέα βαθμονόμηση προσδιόρισαν την ακριβή απόσταση 300 σουπερνόβα τύπου Ia σε απομακρυσμένους γαλαξίες και σε συνδυασμό με την μετατόπιση των γραμμών απορρόφησης προς το ερυθρό στο φάσμα του φωτός των σουπερνόβα υπολόγισαν την σταθερά του Hubble, η οποία εκφράζει τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος. (βλέπε: Ο νόμος του Hubble).