Hubbleova konstanta je jednotka, která popisuje, jak rychle se vesmír rozšiřuje v různých vzdálenostech od určitého bodu v prostoru. Je to jeden z klíčových kamenů našeho porozumění evoluci vesmíru - a vědci jsou v debatě o své skutečné hodnotě.
Jak byla objevena Hubbleova konstanta
Hubbleova konstanta byla poprvé vypočtena ve dvacátých letech americkým astronomem Edwinem Hubbleem. Podle NASA zjistil, že fuzzy, cloudové nebeské objekty jsou vzdálené galaxie sedící mimo naši vlastní Mléčnou dráhu.
Dříve americký astronom Henrietta Leavitt ukázal, že speciální hvězdy zvané Cepheidovy proměnné, jejichž jasnost pravidelně stoupá a klesá, mají těsnou korelaci mezi obdobím jejich variace a jejich přirozeným jasem. Když Hubble věděl, jak je Cefeid skutečně jasný a jak slabé je jeho světlo, když je vidět ze Země, byl schopen odvodit Cepheidovu vzdálenost.
To, co Hubble našel, bylo pozoruhodné. Zdá se, že se všechny galaxie ve vesmíru vzdálily od naší planety. Dále, čím dál byla galaxie, tím rychleji ustupovala. Toto pozorování, které Hubble provedl v roce 1929, se podle vysvětlujícího stalo základem toho, co se nazývá Hubbleův zákon, který uvádí, že existuje vztah mezi vzdáleností, kterou objekt ve vesmíru je od nás, a rychlostí, kterou ustupuje. z Cornell University.
Země mimochodem není na nějakém privilegovaném místě ve středu vesmíru. Každý pozorovatel na jakémkoli místě ve vesmíru uvidí, že se nebeské entity pohybují pryč rychlostí, která se zvyšuje se vzdáleností.
Hubble se pomocí svých údajů pokusil odhadnout konstantu, která nese jeho jméno, a to v kosmologických jednotkách s hodnotou asi 342 000 mph na milion světelných let nebo 501 km za sekundu na megaparsec (Mpc). (Megaparsec je roven 3,26 milionu světelných let.) Přesnější moderní techniky toto prvotní měření zdokonalily a ukázaly, že bylo přibližně desetkrát příliš vysoké.
Proč se Hubbleova konstanta neustále mění
Ale přesně, o kolik Hubble byl pryč, zůstává otázkou sporu. V 90. letech astronomové zjistili, že vzdálené supernovy byly slabší, a proto dále, než dříve předpokládali. Toto zjištění naznačovalo, že vesmír se nejen rozšiřoval, ale také zrychloval ve své expanzi. Výsledek vyžadoval přidání temné energie - záhadné síly, která vše rozložila ve vesmíru - na kosmologické modely vesmíru.
Po tomto překvapení se vědci pokusili omezit rychlost kosmického zrychlení, zjistit, jak se vesmír začal a vyvíjel a jaký bude jeho konečný osud. Údaje z Cefeidových proměnných a dalších astrofyzikálních zdrojů vypočítaly Hubblovu konstantu v roce 2016 na 50 400 mph na milion světelných let (73,4 km / s / Mpc).
Alternativní číslo však bylo odvozeno na základě informací ze satelitu Planck Evropské vesmírné agentury. Kosmická loď strávila posledních 10 let měřením kosmického mikrovlnného pozadí - ozvěnou velkého třesku, která obsahuje údaje o základních parametrech vesmíru. Planck zjistil, že Hubbleova konstanta byla v roce 2018 46 200 mph na milion světelných let (67,4 km / s / Mpc).
Tyto dvě hodnoty se nemusí zdát příliš odlišné. Každá z nich je však mimořádně přesná a mezi chybovými pruhy neobsahují žádné překrývání. Pokud je Cepheidův odhad nesprávný, znamená to, že všechna měření vzdálenosti astronomů byla od dnů Hubbleova měření nesprávná. Pokud by byl druhý odhad nesprávný, musela by být do fyzikálních modelů vesmíru zavedena nová a exotická fyzika. Dosud žádný tým vědců, kteří určili čísla, nebyl ochoten připustit žádné významné chyby měření.
V červenci 2019 astronomové použili novou techniku, aby přišli s novým výpočtem Hubbleovy konstanty. Vědci studovali světlo rudých obřích hvězd, které na konci svého života dosáhly stejného maximálního jasu. To znamená, že, stejně jako u Cefeidů, mohou astronomové sledovat, jak se ze Země objevují matné červené obří hvězdy a odhadují jejich vzdálenost. Nová hodnota seděla přímo mezi dvěma starými - 47 300 km / h na milion světelných let (69,8 km / s / Mpc) - zatím vědci ještě nevyhlásili vítězství.
„Chtěli jsme udělat tiebreakera,“ řekl Barry Madore, astronom z Chicagské univerzity a člen týmu, který provedl poslední měření, řekl Live Science. „Ale to neřeklo, že tato strana nebo tato strana je správná. Říkalo se, že je mnohem víc, než si všichni mysleli.“
Debata pokračuje. Někteří navrhli, že laserové interferometrové gravitační vlnové observatoře (LIGO), které se dívá na vlnky ve struktuře časoprostoru způsobené vzdálenými neutronovými hvězdami narážejícími na sebe, by mohlo poskytnout další nezávislý datový bod. Jiní hledají gravitační čočky, k nimž dochází, když se extrémně masivní předměty ohýbají a deformují časoprostor jako zvětšovací sklo a poskytují pohled na entity ještě dále, aby odstranily rozpor. Ale v tuto chvíli si nikdo není zcela jistý, kde a kdy se objeví konečná odpověď na Hubbleovu konstantu.
