Σχεδόν κάθε αστρονομική μέτρηση εξαρτάται από τη σταθερά Hubble, έναν αριθμό που υπολογίζει την επέκταση του Σύμπαντος. Αυτό επιβεβαιώνει ότι το Σύμπαν είναι ακόμα μεταξύ 12 και 14 δισεκατομμυρίων ετών.
Ένας κρίσιμος αριθμός που καθορίζει τον ρυθμό επέκτασης του Σύμπαντος, τη λεγόμενη σταθερά Hubble, έχει προσδιοριστεί ανεξάρτητα χρησιμοποιώντας το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra της NASA. Αυτή η νέα τιμή ταιριάζει με τις πρόσφατες μετρήσεις χρησιμοποιώντας άλλες μεθόδους και επεκτείνει την εγκυρότητά τους σε μεγαλύτερες αποστάσεις, επιτρέποντας έτσι στους αστρονόμους να διερευνήσουν παλαιότερες εποχές στην εξέλιξη του Σύμπαντος.
«Ο λόγος που αυτό το αποτέλεσμα είναι τόσο σημαντικό είναι ότι χρειαζόμαστε τη σταθερά Hubble για να μας πείτε το μέγεθος του Σύμπαντος, την ηλικία του και πόση ύλη περιέχει», δήλωσε ο Max Bonamente από το Marshall Space Flight Center (MSFC) της NASA στο Huntsville, Ala., Επικεφαλής συγγραφέας στο χαρτί που περιγράφει τα αποτελέσματα. "Οι αστρονόμοι πρέπει απολύτως να εμπιστευτούν αυτόν τον αριθμό επειδή τον χρησιμοποιούμε για αμέτρητους υπολογισμούς."
Η σταθερά Hubble υπολογίζεται μετρώντας την ταχύτητα με την οποία τα αντικείμενα απομακρύνονται από εμάς και διαιρώντας με την απόστασή τους. Οι περισσότερες από τις προηγούμενες προσπάθειες προσδιορισμού της σταθεράς Hubble αφορούσαν μια προσέγγιση πολλαπλών βημάτων ή κλίμακας απόστασης στην οποία η απόσταση από τους κοντινούς γαλαξίες χρησιμοποιείται ως βάση για τον προσδιορισμό μεγαλύτερων αποστάσεων.
Η πιο συνηθισμένη προσέγγιση ήταν η χρήση ενός καλά μελετημένου τύπου παλλόμενου αστεριού γνωστού ως μεταβλητής Cepheid, σε συνδυασμό με πιο απομακρυσμένες σουπερνόβες για τον εντοπισμό αποστάσεων σε όλο το Σύμπαν. Οι επιστήμονες που χρησιμοποίησαν αυτήν τη μέθοδο και τις παρατηρήσεις από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble κατάφεραν να μετρήσουν τη σταθερά του Χαμπλ στο 10%. Ωστόσο, μόνο οι ανεξάρτητοι έλεγχοι θα τους έδιναν την εμπιστοσύνη που επιθυμούσαν, δεδομένου ότι μεγάλο μέρος της κατανόησής μας για το Σύμπαν κρέμεται στην ισορροπία.
Συνδυάζοντας δεδομένα ακτίνων Χ από το Chandra με ραδιοφωνικές παρατηρήσεις σμήνων γαλαξιών, η ομάδα καθόρισε τις αποστάσεις έως 38 σμήνους γαλαξιών που κυμαίνονται από 1,4 δισεκατομμύρια έως 9,3 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Αυτά τα αποτελέσματα δεν βασίζονται στην παραδοσιακή κλίμακα απόστασης. Ο Bonamente και οι συνάδελφοί του θεωρούν ότι η σταθερά Hubble είναι 77 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec (ένα megaparsec ισούται με 3,26 εκατομμύρια έτη φωτός), με αβεβαιότητα περίπου 15%.
Αυτό το αποτέλεσμα συμφωνεί με τις τιμές που καθορίζονται χρησιμοποιώντας άλλες τεχνικές. Η σταθερά Hubble είχε προηγουμένως βρεθεί ότι είναι 72, δίνει ή παίρνει 8, χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά kiloparsec με βάση τις παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble. Το νέο αποτέλεσμα του Chandra είναι σημαντικό επειδή προσφέρει την ανεξάρτητη επιβεβαίωση ότι οι επιστήμονες αναζητούν και καθορίζει την ηλικία του Σύμπαντος μεταξύ 12 και 14 δισεκατομμυρίων ετών.
"Αυτά τα νέα αποτελέσματα είναι απολύτως ανεξάρτητα από όλες τις προηγούμενες μεθόδους μέτρησης της σταθεράς Hubble", δήλωσε επίσης το μέλος της ομάδας Marshall Joy του MSFC.
Οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν ένα φαινόμενο γνωστό ως φαινόμενο Sunyaev-Zeldovich, όπου τα φωτόνια στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων (CMB) αλληλεπιδρούν με ηλεκτρόνια στο καυτό αέριο που διαπερνά τους τεράστιους σχηματισμούς γαλαξιών. Τα φωτόνια αποκτούν ενέργεια από αυτήν την αλληλεπίδραση, η οποία παραμορφώνει το σήμα από το φούρνο μικροκυμάτων προς την κατεύθυνση των συστάδων. Το μέγεθος αυτής της παραμόρφωσης εξαρτάται από την πυκνότητα και τη θερμοκρασία των θερμών ηλεκτρονίων και το φυσικό μέγεθος της συστάδας. Χρησιμοποιώντας ραδιοτηλεσκόπια για τη μέτρηση της παραμόρφωσης του φόντου μικροκυμάτων και του Chandra για τη μέτρηση των ιδιοτήτων του θερμού αερίου, μπορεί να προσδιοριστεί το φυσικό μέγεθος της συστάδας. Από αυτό το φυσικό μέγεθος και από μια απλή μέτρηση της γωνίας που υπόκειται στο σύμπλεγμα, οι κανόνες της γεωμετρίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό της απόστασής του. Η σταθερά Hubble προσδιορίζεται διαιρώντας τις ταχύτητες συμπλέγματος που μετρήθηκαν προηγουμένως με αυτές τις νέες παραγόμενες αποστάσεις.
Αυτό το έργο πρωτοστατήθηκε από τον σχεδιαστή του τηλεσκοπίου του Chandra, Leon Van Speybroeck, ο οποίος πέθανε το 2002. Τα θεμέλια τέθηκαν όταν τα μέλη της ομάδας John Carlstrom (Πανεπιστήμιο του Σικάγο) και Marshall Joy έλαβαν προσεκτικές ραδιομετρήσεις των παραμορφώσεων στην ακτινοβολία CMB χρησιμοποιώντας ραδιόφωνο τηλεσκόπια στο Berkeley-Illinois-Maryland Array και στο Παρατηρητήριο Ραδιοτηλεόρασης Caltech Owens Valley. Προκειμένου να μετρηθούν οι ακριβείς ιδιότητες ακτίνων Χ του αερίου σε αυτές τις απομακρυσμένες συστάδες, απαιτείται ένα τηλεσκόπιο ακτίνων Χ με βάση το διάστημα με την ανάλυση και την ευαισθησία του Chandra.
«Ήταν ένας από τους στόχους του Leon να δούμε αυτό το έργο να συμβαίνει και με κάνει πολύ περήφανο που βλέπω αυτό να υλοποιείται», δήλωσε ο επιστήμονας του έργου Chandra Martin Weisskopf του MSFC.
Τα αποτελέσματα περιγράφονται σε ένα άρθρο που δημοσιεύθηκε στο τεύχος 10 Αυγούστου του The Astrophysical Journal. Το MSFC διαχειρίζεται το πρόγραμμα Chandra για τη Διεύθυνση Επιστημονικής Αποστολής του οργανισμού. Το Αστεροφυσικό Παρατηρητήριο Smithsonian ελέγχει τη λειτουργία της επιστήμης και της πτήσης από το κέντρο ακτίνων Χ Chandra, Cambridge, Mass.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Chandra
