Nové měření kosmické expanze opět povzbuzuje astronomy, aby přehodnotili standardní kosmologický model. Problémem je Hubbleova konstantní a temná energie. I když máme široké znalosti o temné energii, určit hodnotu Hubbleovy konstanty byl problém, protože různá měření stále získávají různé výsledky. Nyní byla zveřejněna nová studie, která věci dále komplikuje.
Standardní model kosmologie je známý jako model Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Lambda znamená Einsteinovu kosmologickou konstantu v jeho teorii relativity. Tato konstanta je dalším způsobem zápisu Hubbleovy konstanty. Ve standardním modelu je expanze vesmíru inherentní vlastností prostoru a času a hodnota Hubbleovy konstanty nám udává její kosmickou rychlost.
Měření rudého posuvu vzdálené galaxie. Poděkování: NASA, ESA a C. Christian a Z. Levay (STScI)
Pokud je standardní model správný, pak by Hubbleova konstanta měla mít jedinečnou hodnotu. Jde jen o to určit, co to je. A tady je ten problém. Původní způsob, jak zjistit hodnotu, je cesta Hubble to dokázal. Jednoduše porovnejte vzdálenost galaxie určenou proměnnými hvězdami nebo supernovami s rudým posuvem galaxie, který nám říká relativní pohyb galaxie k nám. Současná hodnota této metody je cca 71 – 75 (km/s)/Mpc.
Další běžná metoda se dívá na kosmické mikrovlnné pozadí (CMB). Tento pozůstatek záře velkého třesku má malé výkyvy teploty v určitých měřítcích. Byly způsobeny tím, že byly vytvořeny během horkého hustého stavu raného vesmíru a byly rozprostřeny, jak se vesmír rozpínal. Měřením měřítka, na kterém jsou tyto fluktuace nejčastější, můžeme určit rychlost rozpínání vesmíru. Tato metoda dává Hubbleovu hodnotu asi 67 – 68 (km/s)/Mpc.
Výkonové spektrum CMB ukazující rozsah fluktuací. Kredit: Nolta et al
Tyto dva výsledky si vzájemně odporují. Astronomové rádi říkají, že výsledky jsou mezi sebou napjaté, ale to je jen fantastický způsob, jak říci, že přímo nesouhlasí. Ale to jsou pouze dvě metody, takže astronomové hledali jiné způsoby, jak měřit Hubbleovu konstantu, myšlenkou je, že by se měly začít shlukovat kolem společné hodnoty. Začátkem tohoto měsíce jsem psal o metodě, která využil shlukování galaxií ve velkých měřítcích , známé jako Baryonové akustické oscilace (BAO). Výsledkem byl výsledek, který souhlasil s metodou supernovy.
Tato nová studie je čtvrtým způsobem měření Hubbleovy konstanty. Dívá se na světlo z astronomických maserů. Maser nebo MASER je stimulovaná emise mikrovlnného světla. Je to jako laser, ale s mikrovlnným rádiovým světlem místo viditelného světla a stejně jako lasery i masery vyzařují světlo, které je extrémně koherentní a monochromatické. To astronomům umožňuje provádět extrémně přesná měření rudého posuvu. Astronomické masery jsou produkovány vodou obíhající kolem supermasivních černých děr galaxií, takže vám dávají rudý posuv galaxie.
Hubbleův snímek akrečního disku černé díry ve srovnání s rádiovým snímkem ALMA. Snímek ALMA ve falešných barvách ukazuje Dopplerův posun v důsledku rotace disku. Kredit: A. Barth (UCI), ALMA (NRAO/ESO/NAOJ)
Udávají také astronomům vzdálenost galaxie. Voda obíhá černou díru jako součást akrečního disku, takže jedna strana disku obíhá směrem k nám, zatímco druhá strana obíhá od nás. Takže nejen že je zde celkový rudý posuv galaxie, je zde relativní modrý a rudý posuv na obou stranách černé díry. Měření šířky mezi oběma stranami nám dává zdánlivou velikost akrečního disku a orbitální rychlost nám dává skutečnou velikost. Porovnáním těchto dvou získáme vzdálenost černé díry, a tím i galaxie.
Tato maserová metoda nám poskytuje stejná měření jako metoda supernov, ale je zcela nezávislá. Výsledek maseru je 72 – 77 (km/s)/Mpc. I když se tento výsledek překrývá s metodou supernov, je ještě dále od metody CMB. Zdá se, že nové metody spíše než shlukování kolem jedné hodnoty prohlubují propast mezi výsledky.
V tuto chvíli není možné obejít skutečnost, že se standardním modelem něco není v pořádku. Odpověď je tam venku, ale zatím nás stále naráží.
Odkaz:Fish, D. W. a kol. “ Projekt kosmologie megamaser. XIII. Kombinovaná Hubbleova konstantní omezení .'The Astrophysical Journal Letters891,1 (2020): L1.