يجتمع فريقا هابل وغايا معا لإجراء القياس الأكثر دقة اليوم
في عشرينيات القرن العشرين ، اكتشف إدوين هابل اكتشافًا ثوريًا - اتضح أن الكون يتوسع. في البداية ، تم توقع هذه الحالة من خلال نظرية أينشتاين العامة للنسبية. تسمى سرعة هذا التوسع
ثابت هابل . حتى يومنا هذا ، بمساعدة التلسكوبات الحديثة - مثل تلسكوب هابل - قام علماء الفلك بإعادة قياس هذه القيمة ومراجعتها عدة مرات بالفعل.
أكدت هذه القياسات أن معدل التوسع زاد بمرور الوقت ، على الرغم من أن العلماء ليسوا متأكدين من السبب. تم إجراء
القياسات الأخيرة من قبل فريق دولي من العلماء الذين استخدموا بيانات من هابل ، ثم قارنوها بالبيانات التي تم الحصول عليها في مرصد
جايا التابع لوكالة الفضاء الأوروبية. ونتيجة لذلك ، تم الحصول على أكثر القياسات دقة لثابت هابل حتى الآن ، والتي ، مع ذلك ، لم تزل الأسئلة حول التسارع الكوني.
نُشرت دراسة تصف هذه الاكتشافات في يوليو في مجلة الفيزياء الفلكية ، بعنوان: "درب التبانة معايير Cepheid لقياس المسافة الكونية وتطبيقها على Gaia DR2: الآثار المترتبة على ثابت هابل." شملت الدراسة علماء من معهد أبحاث الفضاء باستخدام التلسكوب الفضائي ، وجامعة جونز هوبكنز ، والمعهد الوطني للفيزياء الفلكية ، وجامعة كاليفورنيا في بيركلي ، وجامعة تكساس إي أند إم ، والمرصد الجنوبي الأوروبي.
ثلاث مراحل لقياس ثابت هابل: قياس اختلاف المنظر في السيفيد ، وقياس المجرات التي تحتوي على السيفيد والمستعرات الأعظمية من النوع Ia ، وقياس المجرات البعيدة التي تحتوي على المستعرات الأعظمية من النوع Ia.منذ عام 2005 ، عمل
آدم ريس ، الحاصل على جائزة نوبل مع معهد أبحاث الفضاء باستخدام التلسكوب الفضائي وجامعات جونز هوبكنز ، لتحسين قيمة ثابت هابل ، وتعزيز وتحسين عملية بناء
الدرج الفضائي للمسافات . بالاشتراك مع فريقهم ، المعروف باسم "استخدام المستعر الأعظم H0 لحساب معادلة الحالة" (
Supernova H0 لمعادلة الحالة ، SH0ES) ، نجحوا في تقليل خطأ القياس لمعدل توسع الكون إلى 2.2٪.
بالتفصيل ، استخدم علماء الفلك تقليديا مقياس المسافة في علم الفلك ، أو سلم المسافة ، لقياس المسافات إلى الأشياء البعيدة في الكون. وهي مبنية على أساس معالم مثل النجوم المتغيرة
Cepheid - النجوم النابضة ، التي يمكن حساب المسافة من خلال مقارنة سطوعها المطلق مع مرئي [ويمكن حساب السطوع المطلق بناءً على فترة التموج / تقريبًا. ترجم.]. ثم تتم مقارنة هذه القياسات مع الانزياح الأحمر للضوء القادم من المجرات البعيدة لتحديد مدى سرعة توسع الفضاء بين المجرات.
مشتق ثابت هابل أيضا من هذا. طريقة أخرى هي مراقبة الإشعاع المتبقي ، وتتبع توسع الكون المبكر - عندما مرت 378000 سنة منذ الانفجار العظيم - التي تستمد منها سرعة التوسع الحديثة باستخدام الفيزياء والاستقراء. يجب أن توفر هذه الأساليب معًا جدولًا زمنيًا لتوسيع الكون من البداية إلى اليوم.
ومع ذلك ، فقد عرف الفلكيون منذ فترة طويلة أن هذين القياسين لا يتطابقان. في
دراسة سابقة ، عندما أجرى Riess والفريق أيضًا بحثًا باستخدام تلسكوب هابل ، حصلوا على قيمة ثابتة تبلغ 73 كم / ثانية / MPC. وفي الوقت نفسه ، تشير النتائج التي تم الحصول عليها من قياسات
مرصد بلانك (الذي رصد إشعاعًا مُنعكسًا من 2009 إلى 2013) إلى أن ثابت هابل يجب أن يكون 67 كم / ثانية / MPC ، وبالتأكيد لا يزيد عن 69 - وهذا فرق بقدر 9٪
إشعاع بقايا بألوان زائفةكما لاحظ ريس في بيان صحفي صدر مؤخرا عن وكالة ناسا:
نما التوتر إلى عدم توافق حقيقي مع فكرتنا عن الكون المبكر والمتأخر. أصبح من الواضح أن هذا لم يعد نتيجة خطأ فادح في أحد الأبعاد. يبدو الأمر كما لو أنك توقعت نمو الطفل وفقًا لجدول نمو الأشخاص ، ثم اكتشفت أنه بعد النضج ، تجاوز بكثير التوقعات. نحن في حيرة من أمرنا.
في هذه الحالة ، استخدم ريس وزملاؤه تلسكوب هابل لتقدير سطوع السيفيدات البعيدة ، وقدم غايا بيانات المنظر - التغيير الواضح في موقع الجسم اعتمادًا على وجهة نظره - اللازمة لتحديد المسافة. كانت مساهمة Gaia الأخرى هي قياس مسافات تصل إلى 50 سيفيد من درب التبانة ، والتي تم دمجها مع قياسات هابل.
وقد سمح هذا لعلماء الفلك بمعايرة سيفيد بشكل أكثر دقة واستخدام تلك الموجودة خارج درب التبانة كعلامات. باستخدام القياسات التي تم الحصول عليها من هابل والبيانات الجديدة من Gaia ، تمكن ريس وزملاؤه من تحسين القيمة المقاسة لسرعة التمدد إلى 73.5 كم / ثانية / MPC.
يقوم القمر الصناعي Gaia التابع لوكالة الفضاء الأوروبية حاليًا بمهمته التي مدتها خمس سنوات لبناء خريطة لنجوم درب التبانة.وأضاف ستيفانو كاسيرتانو من معهد أبحاث الفضاء تلسكوب الفضاء وعضو فريق SH0ES:
يعتبر هابل جيدًا بشكل مدهش في العمل كمرصد للأغراض العامة ، ولكن Gaia هو المعيار الجديد لمعايرة المسافة. تم تصميمه خصيصًا لقياس المنظر - تم تطويره لهذا الغرض. تقدم Gaia إمكانيات جديدة لإعادة معايرة جميع المسافات المقاسة السابقة وتؤكد عملنا السابق. نحصل على نفس القيمة لثابت هابل ، ونستبدل جميع المعايرات السابقة لمقياس المسافة بقيم اختلاف المنظر التي تم الحصول عليها من Gaia. هذا فحص متبادل لاثنين من المراصد القوية والدقيقة.
يأمل ريس وفريقه في المستقبل في مواصلة العمل مع Gaia لتقليل الخطأ المرتبط بثابت هابل إلى 1٪ بحلول أوائل 2020. وفي الوقت نفسه ، فإن التباين بين معدل التوسع الحالي والذي تم الحصول عليه من بيانات الإشعاع CMB سيستمر لإذهال الفلكيين.
في النهاية ، قد تكون هذه علامة على أن بعض الفيزياء الأخرى تعمل في الكون ، وأن المادة المظلمة لا تتفاعل مع المادة الطبيعية بالطريقة التي يشتبه بها العلماء ، أو أن الطاقة المظلمة قد تكون أكثر غرابة مما كان يعتقد سابقًا. مهما كان السبب ، من الواضح أن الكون لا يزال لديه مفاجآت لنا!