Maggio 19, 2024

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Studio: i valori contrastanti della costante di Hubble non sono dovuti ad un errore di misurazione

Studio: i valori contrastanti della costante di Hubble non sono dovuti ad un errore di misurazione
Ingrandire / Questa immagine di NGC 5468, a circa 130 milioni di anni luce dalla Terra, combina i dati dei telescopi spaziali Hubble e Webb.

NASA/ESA/CSA/STScI/A. Reese (JHU)

Gli astronomi hanno effettuato nuove misurazioni del pianeta Hubble è riparatoÈ una misura della velocità con cui l'universo si sta espandendo, combinando i dati del telescopio spaziale Hubble e del telescopio spaziale James Webb. I loro risultati hanno confermato l'accuratezza delle precedenti misurazioni di Hubble del valore della costante, secondo i loro risultati Documento recente È stato pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, con la conseguenza di una discrepanza di lunga data nei valori ottenuti da vari metodi di osservazione noti come “tensore di Hubble”.

C'è stato un tempo in cui gli scienziati pensavano che l'universo fosse statico, ma le cose sono cambiate con la teoria della relatività generale di Albert Einstein. Alexander Friedmann pubblicò una serie di equazioni che mostravano che l'universo potrebbe effettivamente essere in espansione nel 1922, e Georges Lemaitre in seguito fece una derivazione indipendente per raggiungere la stessa conclusione. Edwin Hubble confermò questa espansione con dati osservativi nel 1929. Prima di ciò, Einstein aveva tentato di modificare la relatività generale aggiungendo una costante cosmologica per ottenere dalla sua teoria un universo fisso; Dopo la scoperta di Hubble, La leggenda diceHa definito questo sforzo il suo più grande errore.

Come accennato in precedenza, la costante di Hubble è una misura dell'espansione dell'universo espressa in unità di chilometri al secondo per megaparsec. Pertanto, ogni secondo, ogni milione di parsec dell'universo si espande di un certo numero di chilometri. Un altro modo di pensare a questo è in termini di un oggetto relativamente stazionario a un milione di parsec di distanza: ogni secondo si allontana di un certo numero di chilometri.

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Quanti chilometri? Questo è il problema qui. Ci sono tre modi in cui gli scienziati usano per misurare la costante di Hubble: osservando gli oggetti vicini per vedere quanto velocemente si muovono, le onde gravitazionali prodotte dalla collisione di buchi neri o stelle di neutroni e misurando minuscole aberrazioni nel bagliore del Big Bang noto come cosmico. fondo a microonde (CMB). Tuttavia, approcci diversi hanno trovato valori diversi. Ad esempio, il tracciamento di supernovae distanti ha prodotto un valore di 73 chilometri al secondo Mpc, mentre le misurazioni della radiazione CMB effettuate con il satellite Planck hanno prodotto un valore di 67 chilometri al secondo Mpc.

Proprio l’anno scorso, i ricercatori hanno effettuato una terza misurazione indipendente dell’espansione dell’universo monitorando il comportamento di una supernova con lente gravitazionale, dove la distorsione nello spaziotempo causata da un oggetto massiccio agisce come una lente per ingrandire un oggetto sullo sfondo. Gli adattamenti migliori tra questi modelli sono risultati appena al di sotto della costante di Hubble derivata dalla CMB, con la differenza all’interno dell’errore statistico. I valori più vicini a quelli derivati ​​da altre misurazioni di supernova si adattavano significativamente meglio ai dati. Questo metodo è nuovo, con una grande quantità di incertezza, ma ha fornito un mezzo indipendente per arrivare alla costante di Hubble.

Confronto delle visualizzazioni di Hubble e Webb di una stella variabile Cefeide.
Ingrandire / Confronto delle visualizzazioni di Hubble e Webb di una stella variabile Cefeide.

NASA/ESA/CSA/STScI/A. Reese (JHU)

“Lo abbiamo misurato utilizzando le informazioni del fondo cosmico a microonde e abbiamo ottenuto un unico valore”, ha scritto John Timmer, redattore di Ars Science. “Lo abbiamo misurato utilizzando la distanza apparente degli oggetti nell'universo attuale e abbiamo ottenuto un valore che differiva di circa il 10%. Per quanto si può dire, non c'è niente di sbagliato in nessuna delle due misurazioni, e non esiste un modo chiaro per misurarlo. ” Metteteli d'accordo.” Un'ipotesi è che l'universo primordiale abbia sperimentato brevemente una sorta di “calcio” di gravità repulsiva (simile all'idea di energia oscura) che poi si fermò misteriosamente e scomparve. Ma rimane un'ipotesi speculativa, anche se interessante. , idea per i fisici.

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Quest'ultima misurazione dipende da Confermato lo scorso anno Sulla base dei dati di Webb, le misurazioni di Hubble del tasso di espansione erano accurate, almeno per i primi gradini della scala delle distanze cosmiche. Ma esiste ancora la possibilità di errori non ancora rilevati che potrebbero ulteriormente indagare più in profondità (e quindi indietro nel tempo) nell’universo, in particolare per le misurazioni della luminosità di stelle distanti.

Così un nuovo team ha effettuato ulteriori osservazioni delle stelle variabili Cefeidi – un totale di 1.000 stelle in cinque galassie ospiti fino a 130 milioni di anni luce di distanza – e le ha collegate ai dati di Hubble. Il telescopio Webb è in grado di vedere oltre la polvere interstellare che ha reso le immagini di quelle stelle più sfocate e sovrapposte, in modo che gli astronomi possano facilmente distinguere le singole stelle.

I risultati hanno anche confermato l'accuratezza dei dati di Hubble. “Ora abbiamo coperto l’intero ambito di ciò che Hubble ha osservato e possiamo escludere l’errore di misurazione come causa del jitter di Hubble con un’affidabilità molto elevata”. ha detto il coautore e leader del team Adam Rees, un fisico della Johns Hopkins University. “La combinazione di Webb e Hubble ci offre il meglio di entrambi i mondi. Scopriamo che le misurazioni di Hubble rimangono affidabili man mano che saliamo lungo la scala delle distanze cosmiche. Eliminati gli errori di misurazione, ciò che rimane è la reale ed emozionante possibilità di aver frainteso l'universo. “

The Astrophysical Journal Letters, 2024. DOI: 10.3847/2041-8213/ad1ddd (Informazioni sugli ID digitali).