Kord avastasime, et universum laieneb. Pärast seda oli järgmine teaduslik samm selle laienemise kiiruse või kiiruse määramine. Möödas on rohkem kui 80 aastat, kuid me pole selles küsimuses ikkagi kokkuleppele jõudnud. Vaadates suurimaid kosmilisi skaalasid ja uurides vanimaid signaale - Suure Paugu järeltulek ja galaktikate suuremahulised korrelatsioonid -, saime ühe numbri: 67 km / s / Mpc.
Kuid vaadates üksikuid tähti, galaktikaid, supernoove ja muid otseseid osundeid, saame erineva arvu: 74 km / s / Mpc. Määramatused on väga väikesed: ± 1 esimese numbri ja ± 2 teiseni ning jääb alles statistiline tõenäosus, et need arvud lepitatakse omavahel kokku vähem kui 0,1%. See vastuolu oleks tulnud ammu lahendada, kuid see on püsinud sellest ajast peale, kui universumi laienemine esmakordselt avastati.
1923. aastal kasutas Edwin Hubble maailma suurimat teleskoopi, et otsida teistes galaktikates uusi tähti. Tõenäoliselt ei tasuks öelda "galaktikaid", sest siis polnud inimkond taevastes spiraalides kindel. Uurides neist suurimat - M31, mida nüüd tuntakse kui Andromeda udukogu - nägi ta esimest, seejärel teist ja kolmandat uut. Kuid neljas ilmus samasse kohta kui esimene ja see oli võimatu, kuna uute laadimiseks kulub aastasadu või rohkem. Tema uus ilmus vähem kui nädala pärast. Põnevusega kiskus Hubble välja enda kirjutatud esimese N-tähe ja kirjutas ümber "VAR!" Ta mõistis, et see oli muutuv täht ja sellest ajast peale oli seal muutuvate tähtede füüsika. Hubble suutis arvutada Andromeeda kauguse. Ta näitas, et see asus täpselt Linnutee ääres ja on ilmselgelt galaktika. See oli astronoomia ajaloos üksiku tähe parim nägemine.
Edwin Hubble'i algupärane LP, mis paljastab Andromeeda tähe varieeruvat olemust
Hubble jätkas oma tööd, jälgides muutuvaid tähti paljudes spiraalgalaktikates. Koos nende nihutatud spektraaljoontega hakkas ta tähele panema, et mida kaugemale galaktika on, seda kiiremini see meist eemaldub. Ta mitte ainult ei avastanud seda seadust - tuntud kui Hubble'i seadust - ta mõõtis esimesena laienemise määra: Hubble'i parameetri. Tema vastuvõetud arv oli siiski suur. Väga suur. Nii suur, et kui see oleks tõsi, siis järeldaks, et Suur Pauk toimus vaid kaks miljardit aastat tagasi. Ilmselt ei usuks keegi seda, kuna meil on geoloogilisi tõendeid, et ainuüksi Maa on rohkem kui neli miljardit aastat vana.
Üle 4 miljardi aasta vanune Maa läänepoolkera komposiitpilt
Reklaamvideo:
Aastal 1943 vaatas astronoom Walter Baade tähelepanelikult Linnutee ääres asuvaid muutuvaid tähti ja märkas midagi uskumatult olulist: mitte kõik muutuvad kefeiidid - tüüp, mida Hubble kasutas universumi laienemise kindlakstegemiseks - ei käitu samamoodi. Selle asemel oli kaks erinevat klassi. Ja järsku selgus, et Hubble'i konstant polnud üldse nii suur, kui Hubble oli otsustanud.
Walter Baade poolt Andromedas tehtud muutuvate tähtede mõõtmised olid kõige olulisemad tõendid kahe erineva kefeidipopulatsiooni olemasolu kohta ja võimaldasid Hubble'i parameetri vähendada tähendusrikkamaks väärtuseks
Selle asemel laienes universum aeglasemalt, mis tähendab, et praegusesse olekusse jõudmine võttis kauem aega. Esmakordselt ületas universum Maad vanuses ja see oli hea märk. Aja jooksul suurenesid edasised täpsustused ja Hubble'i eksponent järk-järgult vähenes, samal ajal kui universumi vanus jätkus. Lõppkokkuvõttes langes universumi vanusega ka kõige vanemate tähtede vanus.
Kuidas Hubble'i parameetri hinnangud aja jooksul muutusid
Lugu ei lõpe sellega. Kas sa tead, miks Hubble'i kosmoseteleskoop just nii nimetati? Mitte sellepärast, et see sai nime Edwin Hubble järgi, kes avastas, et universum laieneb. Pigem seetõttu, et selle peamine ülesanne oli mõõta Hubble'i parameetrit ehk kiirust, millega universum laieneb. Enne teleskoobi käivitamist 1990. aastal oli kaks täiesti erinevat universumit propageerivat laagrit: ühte juhtis Allan Sendage ja universumit, mille paisumiskiirus oli 50 km / s / Mpc ja vanus 16 miljardit aastat; teine on Gerard de Vaucouleuri juhtimisel ning universum, mille laienemiskiirus on 100 km / s / Mpc ja vanus alla 10 miljardi aasta. Need kaks leeri olid veendunud, et vastaslaagrid tegid mõõtmistes süstemaatilisi vigu ja keskteed polnud. Hubble'i kosmoseteleskoobi peamine teaduslik eesmärk oli ükskord ja lõplikult mõõta laienemiskiirust.
Ja ta saavutas selle. 72 ± 8 km / s / Mpc oli projekti lõpptulemus. Täna on veelgi vähem vigu või ebatäpsusi ja nii on pinge kahe erineva meetodi vahel. Kui vaatate Universumit suurima skaala järgi, kosmilise mikrolaine fooni kõikumisi ja barüoon-akustilisi võnkumisi galaktikate rühmitamisel, saate väiksema arvu: 67 km / s / Mpc. See ei ole kõige soodsam tulemus, kuid kõrgemad väärtused on täiesti võimalikud.
Kui vaatate üksikute tähtede otseseid mõõtmisi meie galaktikas ja siis samade tähtede klasside osas teistes galaktikates ja seejärel supernoovades kaugemal, saate kõrgema väärtuse: 74 km / s / Mpc. Kuid süstemaatiline viga lähedal asuvate tähtede mõõtmisel, isegi mitmeprotsendiline viga, võib seda arvu märkimisväärselt vähendada isegi väikseima pakutud väärtuseni. Kuna ESA Gaia missioon jätkab paralleksi mõõtmist miljardi tähe enneolematu täpsusega meie galaktikas, võib see pinge iseenesest kaduda.
Täna teame Hubble'i laienemiskiirust üsna täpselt ja kaks erinevat meetodit selle eraldamiseks näivad andvat vastuolulisi väärtusi. Praegu toimub palju erinevaid mõõtmeid, iga laager üritab oma juhtumit tõestada ja leida teise vigu. Ja kui ajalugu on meile midagi õpetanud, võime öelda, et esiteks saame selle probleemi lahendamisel teada oma universumi olemuse kohta midagi uut ja huvitavat ning teiseks ei laiene see laienemismäära vaidlus ilmselgelt viimane.
ILYA KHEL
