Nghiên cứu: Các giá trị xung đột của hằng số Hubble không phải do lỗi đo lường

Phóng to / Hình ảnh này của NGC 5468, cách Trái đất khoảng 130 triệu năm ánh sáng, kết hợp dữ liệu từ kính viễn vọng không gian Hubble và Webb.

NASA/ESA/CSA/STScI/A. Reese (JHU)

Các nhà thiên văn học đã thực hiện các phép đo mới của hành tinh Hubble đã được sửaNó là thước đo vũ trụ đang giãn nở nhanh như thế nào, bằng cách kết hợp dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian Hubble và Kính viễn vọng Không gian James Webb. Kết quả của họ đã xác nhận tính chính xác của các phép đo Hubble trước đây về giá trị của hằng số, theo kết quả của họ Bài báo gần đây Nó được xuất bản trên Tạp chí Vật lý thiên văn, do sự khác biệt lâu dài về các giá trị thu được bằng các phương pháp quan sát khác nhau được gọi là “tensor Hubble”.

Đã có lúc các nhà khoa học nghĩ rằng vũ trụ là tĩnh, nhưng điều đó đã thay đổi với thuyết tương đối rộng của Albert Einstein. Alexander Friedmann đã công bố một bộ phương trình cho thấy vũ trụ thực sự có thể đang giãn nở vào năm 1922, và Georges Lemaitre sau đó đã đưa ra một suy luận độc lập để đi đến kết luận tương tự. Edwin Hubble đã xác nhận sự mở rộng này bằng dữ liệu quan sát vào năm 1929. Trước đó, Einstein đã cố gắng sửa đổi thuyết tương đối rộng bằng cách thêm một hằng số vũ trụ để thu được một vũ trụ cố định từ lý thuyết của ông; Sau khi phát hiện ra Hubble, Huyền thoại nóiÔng coi nỗ lực này là sai lầm lớn nhất của mình.

READ  Ngôi sao lớn nhất trong vũ trụ có thể nhỏ hơn chúng ta tưởng

Như đã đề cập trước đó, hằng số Hubble là thước đo sự giãn nở của vũ trụ được biểu thị bằng đơn vị kilômét trên giây trên megaparsec. Do đó, cứ mỗi giây, mỗi triệu Parsec của vũ trụ lại giãn nở một số km nhất định. Một cách khác để nghĩ về điều này là xét về một vật thể tương đối đứng yên cách xa một triệu parsec: mỗi giây, nó trở nên xa hơn vài km.

Bao nhiêu km? Đó là vấn đề ở đây. Có ba cách mà các nhà khoa học sử dụng để đo Hằng số Hubble: nhìn vào các vật thể ở gần để xem chúng chuyển động nhanh như thế nào, sóng hấp dẫn được tạo ra khi va chạm với các lỗ đen hoặc sao neutron và đo quang sai nhỏ trong dư lượng của Vụ nổ lớn được gọi là vũ trụ. nền vi sóng (CMB). Tuy nhiên, các cách tiếp cận khác nhau đã tìm thấy các giá trị khác nhau. Ví dụ, việc theo dõi các siêu tân tinh ở xa tạo ra giá trị 73 km/giây Mpc, trong khi các phép đo bức xạ CMB sử dụng vệ tinh Planck tạo ra giá trị 67 km/giây Mpc.

Mới năm ngoái, các nhà nghiên cứu đã thực hiện phép đo độc lập thứ ba về sự giãn nở của vũ trụ bằng cách theo dõi hành vi của một siêu tân tinh có thấu kính hấp dẫn, trong đó sự biến dạng trong không thời gian gây ra bởi một vật thể lớn đóng vai trò như một thấu kính để phóng đại vật thể nền. Sự phù hợp nhất giữa các mô hình này nằm ngay dưới hằng số Hubble có nguồn gốc từ CMB, với sự khác biệt về sai số thống kê. Các giá trị gần với giá trị thu được từ các phép đo siêu tân tinh khác phù hợp hơn đáng kể với dữ liệu. Phương pháp này mới, có độ không đảm bảo đo lớn, nhưng nó cung cấp một phương tiện độc lập để đi đến hằng số Hubble.

READ  Chiến thắng Moxy NASA
So sánh quan điểm của Hubble và Webb về một ngôi sao biến quang Cepheid.
Phóng to / So sánh quan điểm của Hubble và Webb về một ngôi sao biến quang Cepheid.

NASA/ESA/CSA/STScI/A. Reese (JHU)

Biên tập viên John Timmer của Ars Science viết: “Chúng tôi đã đo nó bằng cách sử dụng thông tin trong nền vi sóng vũ trụ và thu được một giá trị duy nhất”. “Chúng tôi đã đo nó bằng cách sử dụng khoảng cách biểu kiến ​​của các vật thể trong vũ trụ hiện tại và nhận được giá trị chênh lệch khoảng 10%. Theo như mọi người có thể nói, cả hai phép đo đều không có gì sai và không có cách nào rõ ràng để đo lường nó. ” Hãy khiến họ đồng ý.” Một giả thuyết cho rằng vũ trụ sơ khai đã trải qua một thời gian ngắn một loại “cú hích” của lực đẩy lực hấp dẫn (giống như ý tưởng về năng lượng tối) sau đó dừng lại và biến mất một cách bí ẩn. Nhưng nó vẫn chỉ là suy đoán, nếu thú vị , ý tưởng cho các nhà vật lý.

Phép đo cuối cùng này phụ thuộc vào Xác nhận năm ngoái Dựa trên dữ liệu của Webb, các phép đo về tốc độ giãn nở của Hubble là chính xác, ít nhất là ở những bậc đầu tiên của thang khoảng cách vũ trụ. Nhưng vẫn có khả năng có những lỗi chưa được phát hiện có thể nhìn sâu hơn (và do đó quay ngược thời gian) vào vũ trụ, đặc biệt là đối với các phép đo độ sáng của các ngôi sao ở xa.

READ  Kính viễn vọng không gian Webb trị giá 10 tỷ đô la mới của NASA tiết lộ Hố đen siêu lớn ở trung tâm của Dải Ngân hà

Vì vậy, một nhóm mới đã thực hiện các quan sát bổ sung về các sao biến quang Cepheid – tổng cộng 1.000 sao trong năm thiên hà chủ cách xa tới 130 triệu năm ánh sáng – và liên kết chúng với dữ liệu của Hubble. Kính viễn vọng Webb có thể nhìn xa hơn lớp bụi giữa các vì sao khiến hình ảnh của Hubble về những ngôi sao đó mờ hơn và chồng chéo hơn, vì vậy các nhà thiên văn học có thể dễ dàng phân biệt giữa các ngôi sao riêng lẻ.

Kết quả cũng xác nhận tính chính xác của dữ liệu của Hubble. “Hiện tại, chúng tôi đã đề cập đến toàn bộ phạm vi những gì Hubble quan sát được và chúng tôi có thể loại trừ lỗi đo lường là nguyên nhân gây ra hiện tượng giật hình Hubble với độ tin cậy rất cao.” đồng tác giả và trưởng nhóm Adam Rees cho biết, một nhà vật lý tại Đại học Johns Hopkins. “Việc kết hợp Webb và Hubble mang lại cho chúng tôi những điều tốt nhất của cả hai thế giới. Chúng tôi thấy rằng các phép đo của Hubble vẫn đáng tin cậy khi chúng tôi tiến xa hơn dọc theo thang khoảng cách vũ trụ. Với các lỗi đo lường đã được loại bỏ, điều còn lại là khả năng thực tế và thú vị là chúng ta đã hiểu sai về vũ trụ. ”

Thư Tạp chí Vật lý Thiên văn, 2024. DOI: 10.3847/2041-8213/ad1ddd (Giới thiệu về ID kỹ thuật số).

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *