Glavni AstronomijaKvazi z gravitacijsko lečo z dvojno sliko bi lahko končno pomagali ugotoviti, kako hitro se vesolje širi

Kvazi z gravitacijsko lečo z dvojno sliko bi lahko končno pomagali ugotoviti, kako hitro se vesolje širi

Astronomija : Kvazi z gravitacijsko lečo z dvojno sliko bi lahko končno pomagali ugotoviti, kako hitro se vesolje širi

Kako hitro se vesolje širi? To je vprašanje, na katero astronomi niso znali natančno odgovoriti. Imajo ime za stopnjo širjenja vesolja: Hubble Constant ali Hubblov zakon. Toda meritve nenehno prihajajo do različnih vrednosti in astronomi že desetletja razpravljajo o tej zadevi.

Osnovna ideja merjenja Hubble Constant je pogled na oddaljene vire svetlobe, običajno vrsto supernov ali spremenljivih zvezd, ki jih imenujemo "standardne sveče", in merjenje rdečega premika njihove svetlobe. Toda ne glede na to, kako to storijo astronomi, ne morejo izmisliti dogovorjene vrednosti, temveč le vrsto vrednosti. Nova študija, ki vključuje kvazarje in gravitacijsko lečo, bi lahko pomagala rešiti težavo.

Da se Vesolje širi, ni vprašljivo. To poznamo že približno 100 let. Svetloba iz oddaljenih galaksij se rdeče premakne, ko se oddaljujejo od nas, in merjenje, da je rdeči premik ustvaril različne vrednosti za univerzalno širitev.


"Hubblova stalnica zasidra fizično lestvico vesolja."


Simon Birrer, podoktorski znanstvenik UCLA in glavni avtor študije.

Hitrost širitve se meri v kilometrih na sekundo na Megaparsec, zapisano kot (km / s) / Mpc. Torej, na primer, nekaj, kar se širi s hitrostjo 10 (km / s) / Mpc, pomeni, da dve točki v vesolju narazen 1 megaparsec (kar ustreza 3, 26 milijona svetlobnih let) dirkata drug od drugega s hitrostjo 10 kilometrov na drugič.

Ko so jo prvič odkrili v dvajsetih letih prejšnjega stoletja, je bila stopnja širitve 625 kps / Mpc. Toda od petdesetih let prejšnjega stoletja so ga boljše raziskave izmerile kot manj kot 100 kps / Mpc. V zadnjih desetletjih so številne študije izmerile hitrost raztezanja in prišli do hitrosti med približno 67 do 77 kps / Mpc.

Toda znanost ne bo sprejela niza odgovorov za nekaj, kar bi moralo imeti eno vrednost. To ne bi bila znanost, če bi. Tako znanstveniki nenehno preizkušajo različne načine, kako meriti Hubble Constant, da bi videli, ali jim lahko uspejo, saj je Hubblova stalnica več kot le meritev širitve vesolja.

Konstanta Hubble zasidra fizično lestvico vesolja, je dejal Simon Birrer, poddoktorski znanstvenik UCLA in vodilni avtor študije. Brez natančne vrednosti za Hubble konstanto astronomi ne morejo natančno določiti velikosti oddaljenih galaksij, starosti vesolja ali zgodovine širjenja kozmosa. Torej je pravilno razumeti.

Nova študija, ki je pravkar objavljena v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, preizkuša nov način merjenja Hubble Constant. Raziskavo vodi skupina astronomov pri UCLA in se opira na oddaljene kvazarje, katerih svetloba je podvržena gravitacijskemu lečenju, preden doseže Zemljo.

Umetnik vtis ULAS J1120 + 0641, zelo oddaljenega kvazarja, ki ga poganja črna luknja z maso dve milijardi milijardkrat večjo od Sonca. Zasluge: ESO / M. Kornmesser
Umetnik vtis ULAS J1120 + 0641, zelo oddaljenega kvazarja, ki ga poganja črna luknja z maso dve milijardi milijardkrat večjo od Sonca. Zasluge: ESO / M. Kornmesser

Kvazarji so ultra svetli predmeti. Poimenovali so jih tudi aktivna galaktična jedra, ker so mislili, da jih povzročajo supermasivne črne luknje v središču galaksij. Elektromagnetno sevanje, ki ga oddajajo, povzroči vrtinčni disk za vračanje okoli črne luknje. Ko se disk snovi okoli luknje pospeši, oddaja ogromno energije.

Ker so kvazarji tako svetlobni, jih je mogoče videti z velike razdalje. Zaradi tega niso le fascinantni predmeti preučevanja, temveč so uporabni tudi kot označevalci za preučevanje Hubble s zakona.

Gravitacijsko lečo nastane, ko se v tej študiji svetlobni vir iz izjemno oddaljenega predmeta, kvazarjev, sreča z intervencijsko galaksijo, še preden pride do opazovalcev na Zemlji. Ekstremna masa galaksije zadostuje za upogibanje svetlobe, podobno kot to počne steklena leča. Rezultat je nekakšen hiša ogledal efekt. Spodnja slika prikazuje, kako izgleda. Odkritje gravitacijske leče je najbolj povezano z Einsteinom, čeprav je bilo do leta 1979 opaženo.

Hubble slika svetlobne rdeče galaksije (LRG), ki gravitacijsko izkrivlja svetlobo iz veliko bolj oddaljene modre galaksije, tehnike, znane kot gravitacijsko lečenje. Zasluge: ESA / Hubble in NASA
Hubble slika svetlobne rdeče galaksije (LRG), ki gravitacijsko izkrivlja svetlobo iz veliko bolj oddaljene modre galaksije, tehnike, znane kot gravitacijsko lečenje. Zasluge: ESA / Hubble in NASA

Ta študija se je osredotočila na dvojne kvazarje. Dvojni kvazar, včasih imenovan tudi dvojni kvazar, isn t dva kvazarja blizu drug drugemu, ampak bolj učinek gravitacijske leče. Z dvojnim kvazarjem je njihova svetloba usodna okoli intervenirajoče galaksije, preden doseže Zemljo, kar ustvari dve sliki kvazarja. Nobena prejšnja študija jih ni uporabila za določitev stopnje širitve vesolja.

Ker se svetloba iz kvazarja upogiba okoli vmešane galaksije, pri čemer nastaneta dve sliki istega kvazarja, vzpostavlja edinstveno opazovalno priložnost. Svetloba, ki ustvarja ločene slike kvazarja, potuje do vsake slike drugačno pot. Ko svetloba iz kvazarja niha, med trepetanjem na vsaki od obeh slik pride do zamika.

Z merjenjem časovne zamude med utripalkami in z vednostjo mase intervenirajoče galaksije je ekipa sklepala razdalje med Zemljo, lečalno galaksijo in kvazarjem. Poznavanje rdečih premikov kvazarja in galaksije je znanstvenikom omogočilo oceno, kako hitro se vesolje širi.

Ta študija se je osredotočila na dvojni kvazar, imenovan SDSS J1206 + 4332, oprla pa se je tudi na podatke iz vesoljskega teleskopa Hubble, opazovalnic Gemini in WM Keck ter iz kozmološkega nadzora gravitacijskih leč ali mreže COSMOGRAIL. Ekipa je več let dnevno fotografirala dvojni kvazar, kar jim je dalo natančne meritve časovne zamude med utripanjem. V kombinaciji z drugimi podatki je astronomom omogočil eno najboljših meritev Hubble Constant.

"Lepota tega merjenja je v tem, da se zelo dopolnjuje in je neodvisen od drugih, " je dejal Tommasso Treu, profesor fizike in astronomije na UCLA in višji avtor prispevka.

Slika s papirja. Objektiv galaksije je G0 na sredini slike. A in B je dvojni kvazar SDSS J1206 + 4332. G2 je trojna galaksija, G3 in G4 pa druge bližnje galaksije. Kreditna slika: vesoljski teleskop Hubble, Treu et. al. 2019

Torej, kako hitro se širi?

"... vesolje je nekoliko bolj zapleteno.


Tommasso Treu, profesor fizike in astronomije na UCLA.

Skupina je za Hubble Constant dosegla vrednost 72, 5 kilometra na sekundo na megaparsec. To ga ujema z drugimi meritvami, ki so za merjenje Hubble Constant uporabljale oddaljene supernove kot standardne sveče. Je pa približno 7% višja od meritev, ki se pri merjenju opirajo na kozmično mikrovalovno ozadje.

S tem še ni konec razprave o Hubblovem zakonu. Še vedno obstaja razlika med merilnimi metodami. Kaj to pomeni? "Če je dejanska razlika med temi vrednostmi, to pomeni, da je vesolje nekoliko bolj zapleteno, " je dejal Treu. Treu je še dejal, da je ena od meritev ali celo vse tri napačna.

Skupina bo vztrajala pri svoji metodi merjenja s kvazarno lečo. Ogledujejo si 40 štirikratnih kvazarjev, da bi jim upali še natančneje izmeriti hitrost širjenja vesolja.

Viri:

  • Raziskovalni članek: H0LiCOW - IX. Kozmografska analiza dvojno posnetega kvazarja SDSS 1206 + 4332 in nova meritev Hubblove konstante
  • UCLA sporočilo za javnost: Ogled dvojne lahko pomaga rešiti spor o tem, kako hitro se vesolje širi
  • H0LiCOW
  • Vpis v Wikipediji: Hubblov zakon
Kategorija:
Karneval vesolja # 521
Nadzorni sat Sat Set za nedeljo Sunrise SpaceX Blastoff in pristanek 30. aprila - Glejte v živo