Pierwszy taki pomiar w historii. Wreszcie poznamy tempo ekspansji Wszechświata?

Naukowcy nie mają wątpliwości, że Wszechświat się rozszerza. Ale określenie tego, jak szybko, nastręcza wielu problemów. Najnowszy pomiar przeprowadzony na podstawie obserwacji supernowej Refsdala przybliża nas do poznania ostatecznej odpowiedzi.
Supernowa Refsdala z 2014 r. /Fot. Patrick Kelly, University of Minnesota

Supernowa Refsdala z 2014 r. /Fot. Patrick Kelly, University of Minnesota

Zespół uczonych z Uniwersytetu Minnesoty z powodzeniem wykorzystał pierwszą w swoim rodzaju technikę do pomiaru stałej Hubble’a. Udało się to dzięki obserwacjom supernowej Refsdala i może przydać się do określenia wieku Wszechświata. Wyniki badań opisano w Science.

Pierwszy tak dokładny pomiar stałej Hubble’a

Tempo ekspansji Wszechświata określa stała Hubble’a (H0), którą szacujemy albo na podstawie mikrofalowego promieniowania tła (CMB), będącego echem Wielkiego Wybuchu, albo na podstawie wartości uzyskanych z bezpośrednich obserwacji gwiazd i galaktyk. Dla nikogo nie będzie chyba tajemnicą, że obie wartości nie pokrywają się – różnią się o ok. 10 proc. Problem ten jest znany jako tzw. napięcie Hubble’a i zastanawia astrofizyków z całego świata.

Ważnym pytaniem jest, czy istnieje możliwość wystąpienia problemu z jednym lub obydwoma pomiarami. Nasze badania rozwiązują ten problem poprzez zastosowanie niezależnego, zupełnie innego sposobu pomiaru tempa ekspansji Wszechświata. Patrick Kelly, adiunkt z Uniwersytetu Minnesoty

Nowy pomiar był możliwy dzięki wykorzystaniu danych z supernowej Refsdala, czyli supernowej typu Ia odkrytej w 2014 r., która została odkryta przez dr Kelly’ego, będącego wtedy pracownikiem naukowym Uniwersytetu Kalifornijskiego. Z Ziemi widać było zwielokrotniony, poczwórny obraz supernowej, co jest spowodowane zagięciem światła emitowanego przez obiekt przez masywną gromadę galaktyk położoną między Ziemią a supernową.

Czytaj też: Supernowa Żagla uwieczniona w imponujących szczegółach. Tego zdjęcia nie można przegapić

Wykorzystując opóźnienia czasowe pomiędzy pojawieniem się obrazów z 2014 i 2015 roku, badacze byli w stanie zmierzyć stałą Hubble’a wykorzystując teorię opracowaną w 1964 roku przez norweskiego astronoma Sjura Refsdala, która wcześniej nie była możliwa do zastosowania w praktyce.

Nasz pomiar jest w lepszej zgodzie z wartością z kosmicznego promieniowania tła, choć – biorąc pod uwagę niepewności – nie wyklucza pomiaru z lokalnej drabiny odległości. Jeśli obserwacje przyszłych supernowych, które również są soczewkowane grawitacyjnie przez gromady, dadzą podobny wynik, wtedy zidentyfikuje to problem z obecną wartością supernowych lub naszym rozumieniem ciemnej materii galaktyk-gromad. Patrick Kelly

Nowo wyznaczona wartość stałej Hubble’a (H0) wynosi 66,6+4,1−3,3 (km/s)/Mpc, co oznacza, że Wszechświat rozszerza się z prędkością ok. 66,6 km/s na każdy megaparsek. Jeden megaparsek to ok. 3 mln lat świetlnych. Wartość ta jest zgodna z modelami teoretycznymi soczewek grawitacyjnych wytwarzanych przez ciemną materię występującą m.in. w halo galaktyk.