Evren gerçekten ne kadar hızlı genişliyor? Patlayan bir yıldızın çoklu görüntüleri yeni soruları gündeme getiriyor

Buraya nasıl geldik? Nereye gidiyoruz? Ve ne kadar sürecek? Bu sorular insanlığın kendisi kadar eskidir ve eğer evrenin herhangi bir yerindeki diğer türler tarafından zaten sorulmuşsa, potansiyel olarak bundan çok daha eskidir.

Bunlar aynı zamanda kozmoloji adı verilen evren çalışmasında cevaplamaya çalıştığımız temel sorulardan bazılarıdır. Bir kozmolojik muamma, Hubble sabiti adı verilen bir sayı ile ölçülen evrenin ne kadar hızlı genişlediğidir. Ve etrafında oldukça fazla gerilim var.

Minnesota Üniversitesi’nden meslektaşım Patrick Kelly liderliğindeki iki yeni makalede, Hubble sabitini ölçmek için yeni bir tekniği başarıyla kullandık – genişleyen evren boyunca birçok dolambaçlı yoldan Dünya’ya gelen patlayan bir yıldızdan gelen ışığı içeren -. Makaleler yayınlandı Bilim Ve Astrofizik Dergisi.

Ve sonuçlarımız gerilimi tam olarak çözmezse, bize başka bir ipucu ve sorulacak daha fazla soru verir.

Standart mumlar ve genişleyen evren

1920’lerden beri evrenin genişlediğini biliyoruz.

1908 civarında, ABD’li astronom Henrietta Leavitt, Sefeid değişkeni adı verilen bir tür yıldızın gerçek parlaklığını ölçmenin bir yolunu buldu; mesafeye ve diğer faktörlere bağlı olarak Dünya’dan ne kadar parlak göründüklerini değil, gerçekte ne kadar parlak olduklarını ölçtü. Sefeidler, düzenli bir döngüde daha parlak ve daha sönük büyür ve Leavitt, içsel parlaklığın bu döngünün uzunluğuyla ilişkili olduğunu gösterdi.

Şimdiki adıyla Leavitt Yasası, bilim adamlarının Sefeidleri “standart mumlar” olarak kullanmalarına izin veriyor: içsel parlaklığı bilinen ve bu nedenle mesafeleri hesaplanabilen nesneler.

Bu nasıl çalışır? Gece olduğunu ve sadece birkaç ışık direğinin geçtiği uzun, karanlık bir sokakta durduğunuzu hayal edin. Şimdi her bir elektrik direğinin aynı tipte ve aynı güçte ampullere sahip olduğunu hayal edin. Uzaktakilerin yakındakilerden daha sönük göründüğünü fark edeceksiniz.

Işığın uzaklığıyla orantılı olarak, ışığın ters kare yasası denen bir şeyle azaldığını biliyoruz. Şimdi, her bir ışığın size ne kadar parlak göründüğünü ölçebilirseniz ve ne kadar parlak olması gerektiğini zaten biliyorsanız, o zaman her bir ışık direğinin ne kadar uzakta olduğunu anlayabilirsiniz.

1929’da başka bir ABD’li astronom Edwin Hubble, diğer galaksilerdeki bu Sefeid yıldızlarından birkaçını bulabildi ve mesafelerini ölçebildi ve bu mesafelerden ve diğer ölçümlerden evrenin genişlediğini belirleyebildi.

Farklı yöntemler farklı sonuçlar verir

Bu standart mum yöntemi, engin evreni ölçmemizi sağlayan güçlü bir yöntemdir. Her zaman daha iyi ölçülebilen ve çok daha uzak mesafelerden görülebilen farklı mumlar arıyoruz.

Nobel ödüllü Adam Riess liderliğindeki benim de parçası olduğum SH0ES projesi gibi, evreni Dünya’dan daha uzağa ölçmeye yönelik bazı yeni çabalar, Sefeidleri Tip Ia süpernova adı verilen patlayan bir yıldızın yanında kullandı. standart mum.

Hubble sabitini ölçmek için, Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra evrende dolaşmaya başlayan kalıntı ışık veya radyasyon gibi kozmik mikrodalga arka planını kullanan başka yöntemler de vardır.

Sorun şu ki, biri yakınlarda süpernovalar ve Sefeidler kullanılarak, diğeri çok daha uzakta mikrodalga arka plan kullanılarak yapılan bu iki ölçüm yaklaşık %10 farklılık gösteriyor. Astronomlar bu farkı Hubble gerilimi olarak adlandırıyorlar ve çözmek için yeni ölçüm teknikleri arıyorlar.

Yeni bir yöntem: kütleçekimsel mercekleme

Yeni çalışmamızda, evrenin bu genişleme oranını ölçmek için yeni bir tekniği başarıyla kullandık. Çalışma, Süpernova Refsdal adlı bir süpernovaya dayanıyor.

2014 yılında, ekibimiz aynı süpernovanın birden fazla görüntüsünü tespit etti; ilk kez böyle bir “mercekli” süpernova gözlemlendi. Hubble Uzay Teleskobu’nun bir süpernova görmesi yerine, biz beş tane gördük!

Bu nasıl olur? Süpernovadan gelen ışık her yöne gitti, ancak ışığın yolunun bir kısmını bükerek birden fazla yoldan Dünya’ya gelmesine neden olan dev bir gökada kümesinin muazzam yerçekimi alanları tarafından çarpıtılan uzayda ilerledi. . Süpernovanın her görünümü, evrende farklı bir yoldan bize ulaşmıştı.

Aynı istasyondan aynı anda kalkan üç tren düşünün. Ancak biri doğrudan bir sonraki istasyona gidiyor, diğeri dağların arasından, diğeri kıyıların arasından geniş bir yolculuk yapıyor. Hepsi aynı istasyonlardan ayrılıp aynı istasyonlara varıyorlar ama farklı seferler yapıyorlar ve bu yüzden aynı saatte ayrılırken farklı zamanlarda varacaklar.

Mercekli görüntülerimiz, zamanın belirli bir noktasında patlayan aynı süpernovayı gösteriyor, ancak her görüntü farklı bir yol kat etti. Biri 2015’te, patlayan yıldız tespit edildikten sonra meydana gelen süpernovanın Dünya’ya gelişine bakarak yolculuk sürelerini ölçebildik ve dolayısıyla görüntü sırasında evrenin ne kadar büyüdüğünü ölçebildik. transit halindeydi.

Henüz varmadık mı?

Bu bize evrenin büyümesinin farklı ama benzersiz bir ölçümünü verdi. Gazetelerde, bu ölçümün yakındaki Cepheid ve süpernova ölçümünden ziyade kozmik mikrodalga arka plan ölçümüne daha yakın olduğunu görüyoruz. Ancak konumu itibariyle Sefeid ve süpernova ölçümüne daha yakın olmalıdır.

Bu, tartışmayı hiçbir şekilde bitirmese de, bize bakmamız gereken başka bir ipucu veriyor. Süpernova değeriyle ilgili bir sorun olabilir veya galaksi kümeleri anlayışımız ve merceklemeye uygulanacak modeller veya tamamen başka bir şey olabilir.

Bir araba yolculuğunda arabanın arkasında “geldik mi” diye soran çocuklar gibi, hala bilmiyoruz.

Bu makale şu adresten yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.