Právě když si myslíme, že rozumíme vesmíru docela dobře, přicházejí někteří astronomové, aby vše podpořili. V tomto případě se na hlavě obrátilo něco podstatného pro vše, co víme a vidíme: míra expanze samotného Vesmíru, neboli Hubbleova konstanta.
Tým astronomů, kteří používají dalekohled Hubble, zjistil, že rychlost expanze je o pět až devět procent rychlejší, než bylo dříve naměřeno. Hubbleova konstanta není nějaká zvědavost, která může být odložena až do dalšího pokroku v měření. Je nedílnou součástí samotné podstaty všeho existujícího.
"Toto překvapivé zjištění může být důležitým vodítkem k pochopení těch tajemných částí vesmíru, které tvoří 95 procent všeho a nevyzařují světlo, jako je temná energie, temná hmota a temné záření," uvedl vedoucí studie a nositel Nobelovy ceny Adam Riess z Space Telescope Science Institute a Johns Hopkins University, oba v Baltimoru v Marylandu.
Než se však dostaneme k důsledkům této studie, vraťme se trochu zpět a podívejme se, jak se měří Hubbleův konstant.
Měření míry expanze vesmíru je složitá záležitost. Při použití obrázku nahoře to funguje takto:
- V Mléčné dráze se Hubbleův dalekohled používá k měření vzdálenosti od Cefeidových proměnných, typu pulzující hvězdy. K tomu se používá paralaxa a paralaxa je základní nástroj geometrie, který se také používá při průzkumu. Astronomové vědí, co je skutečný jas Cefeidů, takže srovnání s jejich zjevným jasem ze Země dává přesné měření vzdálenosti mezi hvězdou a námi. Jejich rychlost pulsu také dolaďuje výpočet vzdálenosti. Cefeidové proměnné se z tohoto důvodu někdy nazývají „kosmická měřítka“.
- Astronomové se pak zaměřují na další blízké galaxie, které obsahují nejen Cefeidovy proměnné, ale také supernovu typu 1a, další dobře známou hvězdu. Tito supernovy, které samozřejmě vybuchují, jsou dalším spolehlivým měřítkem pro astronomy. Vzdálenost k těmto galaxiím je získána pomocí Cefeidů k měření skutečného jasu supernov.
- Dále astronomové ukazují Hubblova tělesa na galaxie, které jsou ještě dále. Tito jsou tak vzdálení, že žádné Cefeidy v těchto galaxiích nelze vidět. Supernovy typu 1a jsou ale tak jasné, že je lze vidět i v těchto obrovských vzdálenostech. Astronomové pak porovnávají skutečné a zjevné jasnosti supernov a měří se na vzdálenost, kde je vidět expanze vesmíru. Světlo ze vzdálené supernovy je „červeně posunuté“ nebo natažené expanzí vesmíru. Když je změřená vzdálenost porovnána s červeným posunem světla, dává to měření rychlosti expanze vesmíru.
- Zhluboka se nadechněte a přečtěte si vše znovu.
Velká část toho všeho je, že máme ještě přesnější měření rychlosti expanze vesmíru. Nejistota měření je až 2,4%. Náročnou částí je, že tato míra expanze moderního vesmíru není na měření s měřením od raného vesmíru.
Míra expanze raného vesmíru je získána ze zbývajícího záření z Velkého třesku. Když se toto vesmírné dosvit změří pomocí Wilkinsonovy mikrovlnné anizotropní sondy (WMAP) a satelitu Planck ESA, přináší menší rychlost expanze. Takže ti dva se nesedí. Je to jako stavět most, kde stavba začíná na obou koncích a měla by se zarovnat, až se dostanete do středu. (Upozornění: Nemám ponětí, jestli jsou mosty postaveny takhle.)
"Začínáte na dvou koncích a očekáváte, že se setkáte uprostřed, pokud jsou všechny vaše výkresy správné a vaše měření jsou v pořádku," řekl Riess. "Teď ale konce nejsou úplně uprostřed a my chceme vědět proč."
"Pokud známe počáteční množství věcí ve vesmíru, jako je temná energie a temná hmota, a máme fyziku správnou, můžete jít z měření v době krátce po velkém třesku a pomocí tohoto porozumění předpovědět, jak rychle by se vesmír měl dnes rozšiřovat, “řekla Riess. "Pokud se však tento rozpor vydrží, zdá se, že možná nebudeme mít správné porozumění, a mění se, jak velká by Hubbleova konstanta měla být dnes."
Proč se to všechno nesčítá, je zábava a možná šílenství.
Tomu říkáme Temná energie je síla, která řídí expanzi vesmíru. Roste temná energie silněji? Nebo co Temná hmota, která zahrnuje většinu hmoty ve vesmíru. Víme, že o tom toho moc nevíme. Možná to víme ještě méně a jeho podstata se v průběhu času mění.
"O temných částech vesmíru víme tak málo, je důležité měřit, jak tlačí a táhnou vesmír nad historií vesmíru," řekl Lucas Macri z Texas A&M University v College Station, klíčový spolupracovník studie.
Tým stále pracuje s Hubbleem na snižování nejistoty při měření rychlosti expanze. Nástroje, jako je kosmický dalekohled James Webb a evropský extrémně velký dalekohled, mohou pomoci vylepšit měření ještě více a pomoci vyřešit tento závažný problém.
