Takmer každé jedno astronomické meranie závisí od Hubbleovej konštanty, čísla, ktoré počíta expanziu vesmíru. To potvrdzuje, že vesmír je stále medzi 12 a 14 miliardami rokov.
Kriticky dôležité číslo, ktoré určuje mieru expanzie vesmíru, takzvanú Hubbleovu konštantu, bolo nezávisle stanovené pomocou röntgenového observatória NASA Chandra. Táto nová hodnota zodpovedá nedávnym meraniam pomocou iných metód a rozširuje ich platnosť na väčšie vzdialenosti, čo umožňuje astronómom snímať skoršie epochy vo vývoji vesmíru.
"Dôvod, prečo je tento výsledok taký významný, je ten, že potrebujeme Hubbleovu konštantu, aby sme nám povedali veľkosť vesmíru, jeho vek a množstvo hmoty, ktorú obsahuje," uviedol Max Bonamente z Marshall Space Flight Center (MSFC) agentúry NASA v Huntsville, Ala., Hlavný autor na papieri popisujúcom výsledky. "Astronómovia absolútne potrebujú dôverovať tomuto číslu, pretože ho používame pre nespočetné výpočty."
Hubbleova konštanta sa vypočíta zmeraním rýchlosti, akou sa objekty od nás vzdialia a vydelením ich vzdialenosťou. Väčšina predchádzajúcich pokusov o určenie Hubbleovej konštanty sa týkala viacstupňového alebo dištančného rebríka, pri ktorom sa vzdialenosť od blízkych galaxií používa ako základ pre stanovenie väčších vzdialeností.
Najbežnejším prístupom bolo použitie dobre preštudovaného typu pulzujúcej hviezdy známej ako Cepheidova premenná, v spojení so vzdialenejšou supernovou na sledovanie vzdialeností vo vesmíre. Vedci používajúci túto metódu a pozorovania z Hubbleovho vesmírneho teleskopu boli schopní zmerať Hubbleovu konštantu s presnosťou na 10%. Iba nezávislé kontroly by im však dali istotu, ktorú požadovali, ak vezmeme do úvahy, že veľká časť nášho chápania vesmíru je v rovnováhe.
Kombináciou röntgenových údajov z Chandry s rádiovým pozorovaním klastrov galaxií tím určil vzdialenosti od 38 klastrov galaxií v rozmedzí od 1,4 miliardy do 9,3 miliárd svetelných rokov od Zeme. Tieto výsledky sa nespoliehajú na tradičný rebrík na diaľku. Bonamente a jeho kolegovia zistili, že Hubbleova konštanta je 77 kilometrov za sekundu na megaparsec (megaparsec sa rovná 3,26 milióna svetelných rokov), s nepresnosťou asi 15%.
Tento výsledok súhlasí s hodnotami stanovenými pomocou iných techník. Na základe pozorovaní Hubbleovho vesmírneho ďalekohľadu sa predtým zistilo, že Hubbleova konštanta bola 72 kilometrov za sekundu za kiloparsec. Nový výsledok z Chandry je dôležitý, pretože ponúka nezávislé potvrdenie, že vedci hľadajú a určujú vek vesmíru medzi 12 a 14 miliardami rokov.
"Tieto nové výsledky sú úplne nezávislé od všetkých predchádzajúcich metód merania Hubbleovej konštanty," uviedol člen tímu Marshall Joy z MSFC.
Astronómovia použili jav známy ako Sunyaev-Zeldovičov jav, pri ktorom fotóny v kozmickom mikrovlnnom pozadí (CMB) interagujú s elektrónmi v horúcom plyne, ktorý prenikne do obrovských klastrov galaxií. Fotóny získavajú energiu z tejto interakcie, ktorá skresľuje signál z mikrovlnného pozadia v smere zhlukov. Rozsah tohto skreslenia závisí od hustoty a teploty horúcich elektrónov a od fyzickej veľkosti zhluku. Pomocou rádioteleskopov na meranie skreslenia mikrovlnného pozadia a zariadenia Chandra na meranie vlastností horúceho plynu je možné určiť fyzickú veľkosť zoskupenia. Z tejto fyzickej veľkosti a jednoduchého merania uhla, ktorý klaster zviera, je možné na odvodenie jeho vzdialenosti použiť pravidlá geometrie. Hubbleova konštanta sa určuje vydelením predtým zmeraných rýchlostí zhlukov týmito novo odvodenými vzdialenosťami.
Tento projekt podporoval návrhár zrkadla pre teleskopické zrkadlá spoločnosti Chandra Leon Van Speybroeck, ktorý zomrel v roku 2002. Nadácia bola položená, keď členovia tímu John Carlstrom (University of Chicago) a Marshall Joy získali starostlivé rádiové merania skreslenia v žiarení CMB pomocou rádia ďalekohľady v Berkeley-Illinois-Maryland Array a v rádiovom observatóriu Caltech Owens Valley. Na meranie presných rôntgenových vlastností plynu v týchto vzdialených zhlukoch bol potrebný vesmírny röntgenový ďalekohľad s rozlíšením a citlivosťou Chandry.
„Bolo to jedným z cieľov Leona, aby som videl, ako sa tento projekt uskutoční, a som veľmi hrdý, keď vidím, ako sa to podarí,“ uviedol vedec projektu Chandra Martin Weisskopf z MSFC.
Výsledky sú opísané v článku, ktorý sa objavil v 10. vydaní časopisu The Astrophysical Journal. MSFC riadi program Chandra pre Riaditeľstvo vedeckej misie agentúry. Smithsonovské astrofyzikálne observatórium riadi vedecké a letové operácie z röntgenového centra Chandra, Cambridge, Massachusetts.
Pôvodný zdroj: Chandra News Release
