Ile lat ma nasz wszechświat i jaki jest jego rozmiar? Zespół naukowców kierowany przez astronomów z University of Hawaii w Manoa Brenta Tully’ego i Ehsana Kourkchi z Institute for Astronomy zebrał największą w historii kompilację bardzo precyzyjnych odległości galaktyk, zwaną Cosmicflows-4. Korzystając z ośmiu różnych metod, zmierzyli odległości do ogromnej liczby 56 000 galaktyk. Badanie zostało opublikowane w Astrophysical Journal.
Galaktyki, takie jak Droga Mleczna, są budulcem wszechświata, z których każda składa się z kilkuset miliardów gwiazd. Galaktyki poza naszym najbliższym sąsiedztwem oddalają się, tym szybciej, im są dalej, co jest konsekwencją ekspansji wszechświata, która rozpoczęła się w momencie Wielkiego Wybuchu. Pomiary odległości galaktyk, w połączeniu z informacjami o ich prędkościach od nas, określają skalę wszechświata i czas, jaki upłynął od jego narodzin.
„Odkąd 100 lat temu galaktyki zostały zidentyfikowane jako oddzielone od Drogi Mlecznej, astronomowie próbują zmierzyć ich odległości” – powiedział Tully. „Teraz, łącząc nasze dokładniejsze i bardziej obfite narzędzia, jesteśmy w stanie mierzyć odległości galaktyk i związane z tym tempo ekspansji Wszechświata oraz czas od narodzin Wszechświata z dokładnością do kilku procent”.
Na podstawie nowo opublikowanych pomiarów naukowcy wyprowadzili tempo ekspansji Wszechświata, zwane stałą Hubble’a lub H0. Badanie zespołu podaje wartość H0=75 kilometrów na sekundę na megaparsek lub Mpc (1 megaparsek = 3,26 miliona lat świetlnych), z bardzo małą niepewnością statystyczną wynoszącą około 1,5%.
Istnieje wiele sposobów mierzenia odległości galaktyk. Generalnie indywidualni badacze skupiają się na indywidualnej metodzie. Program Cosmicflows, na czele którego stoją Tully i Kourkchi, zawiera ich własny, oryginalny materiał z dwóch metod, a dodatkowo
zawiera informacje z wielu wcześniejszych badań. Ponieważ Cosmicflows-4 zawiera odległości pochodzące z różnych niezależnych, odrębnych estymatorów odległości, wzajemne porównania powinny łagodzić duży błąd systematyczny.
Kosmiczny dylemat
Astronomowie stworzyli schemat, który pokazuje, że wiek Wszechświata ma nieco ponad 13 miliardów lat, jednak w szczegółach pojawił się dylemat o wielkim znaczeniu.
Fizyka ewolucji wszechświata oparta na standardowym modelu kosmologii przewiduje H0=67,5 km/s/Mpc, z niepewnością 1 km/s/Mpc. Różnica między zmierzonymi i przewidywanymi wartościami stałej Hubble’a wynosi 7,5 km/s/Mpc – znacznie więcej niż można się spodziewać, biorąc pod uwagę niepewność statystyczną. Albo istnieje fundamentalny problem z naszym zrozumieniem fizyki kosmosu, albo istnieje ukryty systematyczny błąd w pomiarach odległości galaktyk.
Dodatkowe badania
Cosmicflows-4 jest również wykorzystywany do badania, w jaki sposób galaktyki poruszają się pojedynczo, a także płyną wraz z ogólną ekspansją wszechświata. Odchylenia od tej gładkiej ekspansji powstają z powodu grawitacyjnych wpływów skupisk materii, w skali od Ziemi i Słońca do skupisk galaktyk w skali pół miliarda lat świetlnych. W większych skalach dominującym składnikiem jest tajemnicza ciemna materia. Mając wiedzę o ruchach galaktyk w odpowiedzi na otaczającą je masę, możemy odtworzyć orbity, którymi podążały galaktyki od czasu ich powstania, co daje nam lepsze zrozumienie tego, jak rozległe, zdominowane przez ciemną materię struktury we Wszechświecie utworzyły się na przestrzeni eonów. czasu.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet Hawajski w Manoa. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.