Этот график иллюстрирует соотношение между периодом и светимостью цефеиды, которое ученые используют для расчета размера, возраста и степени расширения Вселенной. Кредит: НАСА / JPL-Caltech / Carnegie
Насколько быстро расширяется наша Вселенная? На протяжении десятилетий использовались различные оценки и горячие споры по этим приближениям, но теперь данные с космического телескопа Спитцера предоставили самое точное измерение из постоянной Хаббла, или скорости, с которой наша вселенная растягивается. Результат? Вселенная становится немного быстрее, чем считалось ранее.
Недавно уточненное значение для постоянной Хаббла составляет 74,3 плюс или минус 2,1 километра в секунду на мегапарсек.
Самая предыдущая оценка была получена из исследования космического телескопа Хаббла при скорости 74,2 плюс или минус 3,6 км / с на мегапарсек. Мегапарсек составляет примерно 3 миллиона световых лет.
Чтобы провести новые измерения, ученые Спитцера посмотрели на пульсирующие звезды, называемые переменными звездами в цефии, воспользовавшись возможностью наблюдать их в длинноволновом инфракрасном свете. Кроме того, результаты были объединены с ранее опубликованными данными НАСА по исследованию анизотропии микроволнового излучения Уилкинсона (WMAP) по темной энергии. По словам ученых, новое определение снижает неопределенность до 3 процентов, что является огромным скачком в точности для космологических измерений.
WMAP получил независимое измерение темной энергии, которая, как считается, выигрывает битву против гравитации, раздирающую ткань вселенной. Исследования, основанные на этом ускорении, получили Нобелевскую премию по физике 2011 года.
Постоянная Хаббла названа в честь астронома Эдвина П. Хаббла, который удивил мир в 1920-х годах, подтвердив, что наша вселенная расширяется с момента ее взрыва 13,7 миллиардов лет назад. В конце 1990-х астрономы обнаружили, что расширение ускоряется или ускоряется со временем. Определение скорости расширения имеет решающее значение для понимания возраста и размера вселенной.
«Это огромная загадка», - сказал ведущий автор нового исследования Венди Фридман из обсерваторий Института науки Карнеги в Пасадене. «Интересно, что мы смогли использовать Spitzer для решения фундаментальных проблем в космологии: точной скорости, с которой Вселенная расширяется в настоящее время, а также измерения количества темной энергии во Вселенной под другим углом». Фридман руководил новаторским исследованием космического телескопа Хаббла, в котором ранее измерялась постоянная Хаббла.
Гленн Уолгрен, научный сотрудник программы Спитцер в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне, сказал, что лучшие представления о цефеидах позволили Спитцеру улучшить результаты предыдущих измерений постоянной Хаббла.
«Эти пульсирующие звезды являются жизненно важными звеньями в том, что астрономы называют космической лестницей расстояний: набор объектов с известными расстояниями, которые в сочетании со скоростями, с которыми объекты удаляются от нас, показывают скорость расширения Вселенной», - сказал он. Wahlgren.
Цефеиды имеют решающее значение для расчетов, потому что их расстояния от Земли могут быть легко измерены. В 1908 году Генриетта Ливитт обнаружила пульс этих звезд со скоростью, напрямую связанной с их собственной яркостью.
Чтобы понять, почему это важно, представьте, что кто-то уходит от вас, неся свечу. Чем дальше проходила свеча, тем больше она тускнеет. Его кажущаяся яркость покажет расстояние. Тот же принцип применим к цефеидам, стандартным свечам в нашем космосе. Измеряя, насколько они ярки на небе, и сравнивая их с известной яркостью, как если бы они были близко, астрономы могут рассчитать расстояние до Земли.
Спитцер наблюдал 10 цефеид в нашей собственной галактике Млечный Путь и 80 в соседней галактике, называемой Большим Магеллановым Облаком. Без космической пыли, блокирующей их обзор, исследовательская группа Spitzer смогла получить более точные измерения видимой яркости звезд и, следовательно, их расстояний. Эти данные открыли путь для новой и улучшенной оценки скорости расширения нашей вселенной.
«Чуть более десяти лет назад использование слов« точность »и« космология »в одном и том же предложении было невозможно, и размер и возраст Вселенной не были известны с лучшей стороны, чем коэффициент два», - сказал Фридман. «Сейчас мы говорим о точности в несколько процентов. Это довольно необычно ».
«Спитцер снова занимается наукой за пределами того, для чего он был предназначен», - говорит ученый проекта Майкл Вернер из Лаборатории реактивного движения НАСА. Вернер работал над миссией с самого раннего этапа разработки концепции более 30 лет назад. «Во-первых, Spitzer удивил нас своей новаторской способностью изучать атмосферу экзопланет, - сказал Вернер, - и теперь, в последующие годы миссии, он стал ценным космологическим инструментом».
Исследование появляется в Астрофизическом Журнале.
Документ по arXiv: среднеинфракрасная калибровка постоянной Хаббла
Источник: JPL
