Astronomen haben die Expansionsrate des Universums geklärt

Astronomen haben die Expansionsrate des Universums geklärt
Astronomen haben die Expansionsrate des Universums geklärt
Anonim

Mit einer neuen Methode zur Schätzung kosmischer Entfernungen basierend auf der Messung der durchschnittlichen Helligkeit von Sternen in riesigen elliptischen Galaxien haben Astronomen einen aktualisierten Wert für die Expansionsrate des lokalen Universums erhalten. Die Ergebnisse der Studie werden im The Astrophysical Journal veröffentlicht.

Die Expansionsrate des Universums ist einer der Schlüsselparameter der Kosmologie. Mit zunehmender Entfernung von der Erde nimmt sie aufgrund der Einwirkung der dunklen Energie zu, deren Natur noch immer ein Rätsel ist. Der Koeffizient, der die Entfernung zu einem extragalaktischen Objekt mit der Geschwindigkeit seiner Entfernung verknüpft, wird als Hubble-Konstante oder H0 bezeichnet. Physikalisch ist es eine lokale Beschleunigung, die in Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec ausgedrückt wird.

Die Hubble-Konstante ist in den Grundgleichungen der Kosmologie enthalten, die die Entwicklung des Universums beschreiben, aber das Problem besteht darin, dass Messungen mit unterschiedlichen Methoden unterschiedliche Werte dieser Größe ergeben.

Traditionell verwenden Wissenschaftler zwei Berechnungsmethoden, um die Expansionsrate des Universums abzuschätzen: Die erste basiert auf Reliktstrahlung und die zweite basiert auf dem zufälligen Auftreten von Supernovae in fernen Galaxien. Nach der ersten Methode beträgt der Wert von H0 ungefähr 67,4 und nach der zweiten - 74. Astronomen sind natürlich besorgt über diese Diskrepanz und suchen ständig nach neuen Möglichkeiten, die Hubble-Konstante zu messen.

Der neue H0-Wert entstand als Nebenprodukt der MASSIVE-Durchmusterung naher Galaxien, bei der Wissenschaftler mit Weltraum- und bodengestützten Teleskopen die 100 massereichsten Galaxien innerhalb von etwa 100 Megaparsec oder 330 Millionen Lichtjahren von der Erde im Detail untersuchen.

Um H0 zu erhalten, haben Wissenschaftler des MASSIVE-Projekts Schwankungen der Oberflächenhelligkeit von 63 elliptischen Riesengalaxien gemessen und die Entfernung zu jeder von ihnen in Abhängigkeit von ihrer Geschwindigkeit bestimmt. Die Autoren weisen darauf hin, dass der Vorteil der Methode der Oberflächenhelligkeitsfluktuation (SBF) darin besteht, dass sie nicht von anderen Parametern oder Beobachtungsmethoden abhängt und genauere Entfernungsschätzungen liefern kann als andere Methoden.

"Um Entfernungen zu 100 Megaparsec entfernten Galaxien zu messen, ist dies eine fantastische Methode", sagte der Forschungsleiter, Professor für Astronomie und Physik Ma Chung-Pei Ma in einer Pressemitteilung der University of California in Berkeley, die eine große homogener Datensatz von 63 Galaxien zur Untersuchung von H0 mit der SBF-Methode."

Die Technik, die Oberflächenhelligkeitsschwankungen verwendet, ist eine der neuesten. Es basiert auf der Tatsache, dass elliptische Riesengalaxien sehr alt sind und eine konstante Population alter Sterne, meist Rote Riesen, aufweisen. Mit einer Weitwinkelkamera des Weltraumteleskops Hubble nahmen die Forscher hochauflösende Infrarotbilder jeder Galaxie auf und berechneten, wie sich die Helligkeit jedes Pixels im Bild von der durchschnittlichen Infrarothelligkeit der gesamten Galaxie unterscheidet. Es ist bekannt, dass die Galaxie umso weiter von uns entfernt ist, je glatter die Schwankungen über das gesamte Bild sind. Nach Korrektur von Defekten wie hellen Sternentstehungsregionen erhielten die Autoren die Abstände zu jedem der 63 Objekte.

Bereits im vergangenen Jahr haben Wissenschaftler der MASSIVE-Gruppe diese Methode getestet, um die Entfernung zur riesigen elliptischen Galaxie NGC 1453 im südlichen Sternbild Eridani zu bestimmen. Die Ergebnisse der neuen Studie ermöglichten die Berechnung des "lokalen" Wertes der Hubble-Konstanten für eine große Anzahl von Galaxien.

Sie betrug 73,3 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec, was den Ergebnissen von Schätzungen für Supernovae vom Typ Ia sehr nahe kommt – eine Methode, die als Goldstandard in der Kosmologie gilt. Das bedeutet, dass sich das Universum für jeden Megaparsec – 3,3 Millionen Lichtjahre oder drei Milliarden Billionen Kilometer – mit 73,3 Kilometern pro Sekunde ausdehnt.

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