Η σταθερά του Hubble είναι μια μονάδα που περιγράφει πόσο γρήγορα το σύμπαν επεκτείνεται σε διαφορετικές αποστάσεις από ένα συγκεκριμένο σημείο στο διάστημα. Είναι ένας από τους βασικούς λίθους στην κατανόησή μας για την εξέλιξη του σύμπαντος - και οι ερευνητές βυθίζονται σε μια συζήτηση για την πραγματική του αξία.
Πώς ανακαλύφθηκε η σταθερά του Hubble
Η σταθερά Hubble υπολογίστηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1920 από τον αμερικανικό αστρονόμο Edwin Hubble. Ανακάλυψε ότι τα ασαφή, ουρανοειδή αντικείμενα που μοιάζουν με σύννεφα ήταν μακρινοί γαλαξίες που κάθονταν έξω από τον δικό μας γαλαξία Γαλαξία, σύμφωνα με τη NASA.
Νωρίτερα, ο αμερικανός αστρονόμος Henrietta Leavitt έδειξε ότι τα ειδικά αστέρια που ονομάζονται μεταβλητές Cepheid, των οποίων η φωτεινότητα αυξάνεται και πέφτει τακτικά, είχαν μια στενή συσχέτιση μεταξύ της περιόδου της παραλλαγής τους και της εγγενούς φωτεινότητας τους. Γνωρίζοντας πόσο φωτεινό είναι το Cepheid πραγματικά και πόσο αμυδρά το φως του εμφανίστηκε όταν είδαμε από τη Γη, το Hubble κατάφερε να αντλήσει την απόσταση του Cepheid.
Αυτό που το Hubble βρήκε ήταν αξιοσημείωτο. Όλοι οι γαλαξίες στο σύμπαν φαίνεται να απομακρύνονται από τον πλανήτη μας. Επιπλέον, όσο πιο μακριά ήταν ένας γαλαξίας, τόσο πιο γρήγορα απομακρύνθηκε. Αυτή η παρατήρηση, που το Hubble έκανε το 1929, έγινε η βάση για το λεγόμενο νόμο του Hubble, το οποίο δηλώνει ότι υπάρχει σχέση ανάμεσα στην απόσταση που ένα αντικείμενο στο σύμπαν είναι από εμάς και στην ταχύτητα με την οποία υποχωρεί, σύμφωνα με έναν εξηγητή από το Πανεπιστήμιο Cornell.
Η Γη δεν είναι, παρεμπιπτόντως, σε κάποιο προνομιούχο σημείο στο κέντρο του σύμπαντος. Οποιοσδήποτε παρατηρητής σε οποιοδήποτε σημείο του Κόσμου θα δει ότι οι ουράνιες οντότητες απομακρύνονται με ρυθμό που αυξάνεται με την απόσταση.
Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα του, το Hubble προσπάθησε να εκτιμήσει τη σταθερά που φέρει το όνομά του, φθάνοντας σε μια τιμή περίπου 342.000 mph ανά εκατομμύριο έτη φωτός ή 501 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec (Mpc) στις μονάδες των κοσμολόγων. (Ένα megaparsec ισούται με 3,26 εκατομμύρια έτη φωτός.) Οι ακριβέστερες σύγχρονες τεχνικές έχουν βελτιώσει αυτή την αρχική μέτρηση και έδειξαν ότι ήταν περίπου 10 φορές πολύ υψηλή.
Γιατί η σταθερά του Hubble συνεχίζει να αλλάζει
Αλλά ακριβώς πόσο μακριά ήταν το Hubble, παραμένει ζήτημα αμφισβήτησης. Στη δεκαετία του 1990, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ότι οι μακρινές σουπερνόβες ήταν πιο αδύναμες και επομένως μακρύτερες από ό, τι είχαν προηγουμένως υποψιαστεί. Αυτό το εύρημα έδειξε ότι το σύμπαν όχι μόνο επεκτεινόταν, αλλά και επιταχύνεται στην επέκτασή του. Το αποτέλεσμα κατέστησε αναγκαία την προσθήκη της σκοτεινής ενέργειας - μιας μυστηριώδους δύναμης που ωθεί τα πάντα στο σύμπαν - στα κοσμολογικά μοντέλα του σύμπαντος.
Μετά από αυτή την έκπληξη, οι ερευνητές προσπάθησαν να καταγράψουν το ρυθμό της κοσμικής επιτάχυνσης, να καταλάβουν πώς άρχισε και εξελίχθηκε το σύμπαν και ποια θα είναι η τελική του μοίρα. Δεδομένα από μεταβλητές Cepheid και άλλες αστροφυσικές πηγές υπολόγισαν τη σταθερά Hubble να είναι 50.400 mph ανά εκατομμύριο έτη φωτός (73.4 km / s / Mpc) το 2016.
Ωστόσο, παράγεται ένας εναλλακτικός αριθμός χρησιμοποιώντας πληροφορίες από τον δορυφόρο Planck της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος. Το διαστημικό σκάφος έχει περάσει τα τελευταία 10 χρόνια κάνοντας μετρήσεις του κοσμικού μικροκυματικού υποβάθρου - μια ηχώ από το Big Bang που περιέχει δεδομένα σχετικά με τις βασικές παραμέτρους του σύμπαντος. Ο Planck βρήκε το σταθερό Hubble να είναι 46,200 mph ανά εκατομμύριο έτη φωτός (67,4 km / s / Mpc) το 2018.
Οι δύο τιμές μπορεί να μην φαίνονται πολύ διαφορετικές. Αλλά το καθένα είναι εξαιρετικά ακριβές και δεν περιέχουν αλληλεπικάλυψη μεταξύ των γραμμών σφάλματος. Αν η εκτίμηση Cepheid είναι λάθος, σημαίνει ότι όλες οι μετρήσεις απόστασης των αστρονόμων είναι λανθασμένες από τις ημέρες του Hubble. Αν η δεύτερη εκτίμηση είναι λανθασμένη, τότε θα πρέπει να εισαχθεί η νέα και εξωτική φυσική στα μοντέλα φυσικών του σύμπαντος. Μέχρι στιγμής, καμία ομάδα επιστημόνων που καθορίζουν τους αριθμούς δεν ήταν πρόθυμη να παραδεχτεί τυχόν σημαντικά λάθη μέτρησης.
Τον Ιούλιο του 2019, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν μια νέα τεχνική για να βρουν έναν νέο υπολογισμό της σταθεράς Hubble. Οι ερευνητές μελέτησαν το φως των κόκκινων γιγαντιαίων αστεριών, τα οποία φτάνουν στο ίδιο ύψος στο τέλος της ζωής τους. Αυτό σημαίνει ότι, όπως και με τους Κεφείδες, οι αστρονόμοι μπορούν να δουν πόσο αμυδρά κόκκινα γιγαντιαία αστέρια εμφανίζονται από τη Γη και εκτιμούν την απόσταση τους. Η νέα αξία ήταν μεταξύ των δύο παλαιών - 47.300 μίλι / ώρα ανά εκατομμύριο έτη φωτός (69,8 χλμ / δευτ.) - όμως οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη δηλώσει τη νίκη.
"Θέλαμε να κάνουμε μια tiebreaker," Barry Madore, ένας αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο και ένα μέλος της ομάδας που έκανε την τελευταία μέτρηση, είπε Live Science. "Αλλά δεν είπε ότι αυτή η πλευρά ή εκείνη η πλευρά είναι σωστή. Είπε ότι υπήρχε πολύ περισσότερη εκροή από ό, τι πριν από όλους σκέφτηκαν."
Η συζήτηση συνεχίζεται. Κάποιοι έχουν προτείνει ότι το Παρατηρητήριο Βαρυατικών Κυμάτων (LIGO), το οποίο εξετάζει τις κυματισμούς του ιστού του χωροχρόνου από τα μακρινά αστέρια νετρονίων που συντρίβουν το ένα στο άλλο, μπορεί να παρέχει ένα άλλο ανεξάρτητο σημείο δεδομένων. Άλλοι αναζητούν βαρυτικούς φακούς, οι οποίοι συμβαίνουν όταν τα τεράστια τεράστια αντικείμενα λυγίζουν και στρεβλώνουν το χωροχρόνο σαν μεγεθυντικό φακό, προσφέροντας μια ματιά σε οντότητες ακόμη πιο μακριά, για να ξεκαθαρίσουν την ασυμφωνία. Αλλά αυτή τη στιγμή, κανείς δεν είναι σίγουρος πού και πότε θα εμφανιστεί η τελική απάντηση σχετικά με τη σταθερά του Hubble.
