Názov „temná energia“ je iba zástupným znakom sily - nech je to kdekoľvek -, ktorá spôsobuje rozširovanie vesmíru. Nové pozorovania niekoľkých Cepheidových premenných hviezd pomocou Hubbleovho vesmírneho teleskopu vylepšili meranie súčasnej miery expanzie vesmíru na presnosť, kde je chyba menšia ako päť percent. Nová hodnota miery expanzie, známa ako Hubbleova konštanta, alebo H0 (po Edwinovi Hubbleovi, ktorý prvýkrát meral expanziu vesmíru takmer pred sto rokmi), je 74,2 kilometrov za sekundu na megaparsec (chybová rezerva ± 3,6). Výsledky úzko súhlasia s predchádzajúcim meraním získaným z Hubbleovho merania 72 ± 8 km / sec / megaparsec, ale teraz sú viac ako dvakrát presnejšie.
Meranie Hubbleovho teleskopu, vedené tímom SHOES (Supernova H0 pre štátnu rovnicu) a na čele s Adamom Riessom, z Inštitútu vesmírneho teleskopu a Univerzity Johnsa Hopkinsa, využíva množstvo vylepšení na zefektívnenie a posilnenie výstavby kozmického priestoru. „Vzdialený rebrík“, ktorý používajú astronómovia na určenie miery expanzie vesmíru na dĺžku miliardy svetelných rokov.
Hubbleove pozorovania pulzujúcich cefeidových premenných v blízkom kozmickom kilometrovom markere, galaxii NGC 4258 a v hostiteľských galaxiách nedávnych supernov, priamo spájajú tieto indikátory vzdialenosti. Použitie Hubbleovho mostíka na prekonanie týchto priečok v rebríku eliminovalo systematické chyby, ktoré sú takmer nevyhnutne vyvolané porovnaním meraní z rôznych ďalekohľadov.
Riess vysvetľuje novú techniku: „Je to ako merať budovu pomocou dlhej pásky namiesto toho, aby ste posunuli koniec yardovej palice cez koniec. Vyhnete sa zloženiu malých chýb, ktoré urobíte pri každom pohybe meradlom. Čím vyššia je budova, tým väčšia je chyba. “
Lucas Macri, profesor fyziky a astronómie v Texase A&M, a významný prispievateľ k výsledkom, povedal: „Cefeidy sú chrbtovou kosťou rebríka na vzdialenosť, pretože ich ľahko pozorovateľné doby pulzácie korelujú priamo s ich svietivosťou. Ďalším vylepšením nášho rebríka je skutočnosť, že sme pozorovali kefeidy v blízkych infračervených častiach elektromagnetického spektra, kde sú tieto variabilné hviezdy lepšími indikátormi vzdialenosti ako na optických vlnových dĺžkach. “
Táto nová, presnejšia hodnota Hubbleovej konštanty sa použila na testovanie a obmedzovanie vlastností temnej energie, formy energie, ktorá vytvára odpudivú silu v priestore, čo spôsobuje zrýchlenie expanzie vesmíru.
Tým, že astronómovia zachytili históriu expanzie vesmíru medzi dneškom a časom, keď mal len približne 380 000 rokov, boli schopní obmedziť hranice povahy temnej energie, ktorá spôsobuje expanziu, aby sa urýchlilo. (Meranie vzdialeného, skorého vesmíru je odvodené z výkyvov kozmického mikrovlnného pozadia, ako ich vyriešila Wilkinsonova mikrovlnná anizotropná sonda, WMAP, v roku 2003.)
Ich výsledok je v súlade s najjednoduchšou interpretáciou temnej energie: že je matematicky ekvivalentný s hypotetickou kozmologickou konštantou Alberta Einsteina, ktorá bola zavedená pred sto rokmi, aby tlačila na štruktúru vesmíru a zabránila rozpadu vesmíru pod vplyvom gravitácie. (Einstein však odstránil konštantu, keď Edwin Hubble objavil expanziu vesmíru.)
„Ak vložíte do škatule všetky spôsoby, ako sa temná energia môže líšiť od kozmologickej konštanty, táto škatuľa by bola teraz trikrát menšia,“ hovorí Riess. "Je to pokrok, ale stále máme pred sebou dlhú cestu, aby sme zachytili povahu temnej energie."
Hoci kozmologická konštanta bola koncipovaná už dávno, pozorovacie dôkazy o temnej energii neprišli až pred 11 rokmi, keď dve štúdie, jedno vedené Riessom a Brianom Schmidtom z observatória Mount Stromlo a druhé Saul Perlmutter z Lawrence Berkeley Národné laboratórium objavilo temnú energiu nezávisle, čiastočne s Hubbleovými pozorovaniami. Odvtedy astronómovia sledujú pozorovania, aby lepšie charakterizovali temnú energiu.
Riessov prístup k zúženiu alternatívnych vysvetlení temnej energie - či už je to statická kozmologická konštanta alebo dynamické pole (ako odpudivá sila, ktorá poháňala infláciu po veľkom tresku) - je ďalším zdokonalením merania dejín vesmíru.
Predtým, ako bol Hubble uvedený na trh v roku 1990, sa odhady Hubbleovej konštanty líšili dvojnásobne. Koncom 90. rokov 20. storočia kľúčový projekt Hubbleovho vesmírneho teleskopu na stupnici extragalaktickej vzdialenosti vylepšil hodnotu Hubbleovej konštanty na chybu len asi desať percent. Toto sa dosiahlo pozorovaním Cefeidových premenných pri optických vlnových dĺžkach na väčšie vzdialenosti, ako sa predtým získali, a porovnaním týchto s podobnými meraniami z pozemných teleskopov.
Tím SHOES použil Hubbleov blízky infračervený fotoaparát a multi-Object Spectrometer (NICMOS) a Advanced Camera for Surveys (ACS) na pozorovanie 240 premenných hviezd Cefeidu na siedmich galaxiách. Jednou z týchto galaxií bola NGC 4258, ktorej vzdialenosť bola veľmi presne určená pozorovaním pomocou rádioteleskopov. Ďalších šesť galaxií nedávno hostilo supernovy typu Ia, ktoré sú spoľahlivými ukazovateľmi vzdialenosti pre ďalšie merania vo vesmíre. Supernovy typu Ia explodujú s takmer rovnakým množstvom energie, a preto majú takmer rovnaký vnútorný jas.
Tým, že pozoroval Cefeidy s veľmi podobnými vlastnosťami na vlnových dĺžkach blízkych infračervených vlnách vo všetkých siedmich galaxiách a pomocou toho istého ďalekohľadu a prístroja, bol tím schopný presnejšie kalibrovať svietivosť supernov. Vďaka silným schopnostiam Hubbleu bol tím schopný obísť niektoré z najtrasnejších priečok pozdĺž predchádzajúceho rebríka na diaľku, čo malo za následok nejasnosti v správaní Cefeidov.
Riess by nakoniec chcela vidieť, ako sa Hubbleova konštanta zdokonaľuje na hodnotu s chybou nie viac ako jedno percento, aby ešte viac obmedzila riešenia temnej energie.
Zdroj: Space Telescope Science Institute
