Naziv "tamna energija" samo je zamjena za silu - koja god bila - koja uzrokuje širenje Univerzuma. Nova promatranja nekoliko zvijezda varijable Cepheid pomoću svemirskog teleskopa Hubble precizirali su mjerenje postojeće brzine širenja svemira do preciznosti gdje je pogreška manja od pet posto. Nova vrijednost brzine širenja, poznata kao Hubble konstanta ili H0 (nakon Edwina Hubblea koji je prvi mjerio širenje svemira prije gotovo jednog stoljeća), iznosi 74,2 kilometra u sekundi po megaparseku (granica pogreške od ± 3,6). Rezultati se vrlo slažu s ranijim mjerenjima koja su prikupljena iz Hubblea od 72 ± 8 km / sec / megaparsec, ali sada su više nego dvostruko preciznija.
Hubble mjerenje, koje je proveo tim SHOES (Supernova H0 za jednadžbu države), a vodio ga je Adam Riess, sa Sveučilišnog instituta za svemirski teleskop i Sveučilište Johns Hopkins, koristi brojna preciziranja kako bi pojednostavila i ojačala izgradnju kozmičke "Ljestve na daljinu", dugu milijardu svjetlosnih godina, koje astronomi koriste za određivanje brzine širenja u svemiru.
Hubbleova opažanja pulsirajućih cefidskih varijabli u obližnjem biljegu kozmičke milje, galaksiji NGC 4258, i u galaksijama domaćina nedavnih supernova, izravno povezuju ove pokazatelje udaljenosti. Upotreba Hubblea za premošćivanje ovih traka u ljestvici uklonila je sustavne pogreške koje se gotovo neizbježno uvode usporedbom mjerenja iz različitih teleskopa.
Riess objašnjava novu tehniku: „To je poput mjerenja zgrade dugačkom trakom umjesto da se dvorišna palica pomiče po kraju. Izbjegavate miješanje malih pogrešaka koje napravite svaki put kada pomaknete mjerni mehanizam. Što je zgrada veća, to je veća i pogreška. "
Lucas Macri, profesor fizike i astronomije na teksaškom A&M-u i značajan doprinos rezultatima, rekao je: »Cefeidi su okosnica ljestvice na daljinu, jer njihova razdoblja pulsiranja, koja su lako uočljiva, izravno koreliraju sa njihovom svjetlošću. Druga preciznost naše ljestvice je činjenica da smo opazili Cefeide u bliskim infracrvenim dijelovima elektromagnetskog spektra, gdje su ove promjenjive zvijezde bolji pokazatelji udaljenosti nego na optičkim valnim duljinama. "
Ova nova, preciznija vrijednost Hubble konstante korištena je za ispitivanje i ograničavanje svojstava tamne energije, oblika energije koja stvara odbojnu silu u prostoru, zbog čega brzina širenja svemira ubrzava.
Uklapanjem u povijest širenja svemira između današnjeg i kad je svemir bio star oko 380 000 godina, astronomi su mogli postaviti ograničenja u prirodi tamne energije koja uzrokuje širenje. (Mjerenje za daleki, rani svemir proizlazi iz kolebanja u kozmičkoj mikrovalnoj pozadini, što je riješila NASA-ova Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP, 2003.)
Njihov rezultat u skladu je s najjednostavnijom interpretacijom tamne energije: da je matematički jednaka kozmološkoj konstanti Alberta Einsteina, uvedenoj prije jednog stoljeća kako bi se gurnula na svemirsku tkaninu i spriječila da se svemir uruši pod gravitacijom. (Einstein je, međutim, uklonio konstantu nakon što je Edwin Hubble otkrio širenje svemira.)
"Ako u okvir stavite sve načine na kojima bi se tamna energija mogla razlikovati od kozmološke konstante, ta kutija bi sada bila tri puta manja", kaže Riess. "To je napredak, ali pred nama je još dug put da uočimo prirodu tamne energije."
Iako je kozmološka konstanta zamišljena odavno, opažajni dokazi o tamnoj energiji nastali su prije 11 godina, kada su nastupile dvije studije, jednu koju su vodili Riess i Brian Schmidt iz Opservatorija Mount Stromlo, a drugu Saul Perlmutter iz Lawrencea Berkeleyja Nacionalni laboratorij, otkrio je tamnu energiju neovisno, dijelom sa Hubbleovim opažanjima. Od tada astronomi provode promatranja kako bi bolje okarakterizirali tamnu energiju.
Riessin pristup sužavanju alternativnih objašnjenja tamne energije - bilo da je u pitanju statička kosmološka konstanta ili dinamičko polje (poput odbojne sile koja je pokretala inflaciju nakon velikog praska) - radi daljnjeg usavršavanja mjerenja povijesti širenja svemira.
Prije nego je Hubble predstavljen 1990. godine, procjene Hubbleove konstante varirale su u slučaju dva. Krajem 1990-ih ključni projekt svemirskog teleskopa Hubble na skali ekstragalaktičke udaljenosti rafinirao je vrijednost Hubbleove konstante na pogrešku od samo oko deset posto. To je postignuto promatranjem cefeidnih varijabli na optičkim valnim duljinama na većim udaljenostima od dobivenih prethodno i uspoređivanjem sa sličnim mjerenjima iz zemaljskih teleskopa.
SHOES-ov tim upotrijebio je Hubble-ovu blisku infracrvenu kameru i više-objektni spektrometar (NICMOS) i naprednu kameru za ankete (ACS) za promatranje 240 cijefidnih zvijezda promjenjivih kroz sedam galaksija. Jedna od tih galaksija bila je NGC 4258, čija se udaljenost vrlo precizno utvrdila opažanjem s radio teleskopima. Ostalih šest galaksija nedavno je ugostilo supernove iz tipa Ia koji su pouzdani pokazatelji udaljenosti za još dalja mjerenja u svemiru. Supernove tipa Ia eksplodiraju s gotovo jednakom količinom energije i stoga imaju gotovo istu unutarnju svjetlinu.
Promatrajući Cefeide vrlo sličnih svojstava pri bliskim infracrvenim valnim duljinama u svih sedam galaksija i koristeći isti teleskop i instrument, tim je uspio preciznije kalibrirati blistavost supernova. S moćnim Hubbleovim sposobnostima, tim je uspio zaobići neke od najsitnijih traka duž prethodne ljestvice na daljinu, što uključuje neizvjesnosti u ponašanju Cefeida.
Riess bi na kraju želio vidjeti Hubbleovu konstantu dotjeranu na vrijednost s pogreškom ne većom od jednog posto, kako bi stavio još stroža ograničenja na rješenja tamne energije.
Izvor: Znanstveni institut za svemirski teleskop
