Astronomii au anunţat că prin intermediul telescopului spaţial Spitzer al NASA au obţinut cea mai precisă măsurătoare de până acum a constantei lui Hubble sau a ratei cu care Universul nostru se extinde. Citiţi mai multe detalii în continuarea articolului.
Constanta lui Hubble îşi are numele după astronomul Edwin P. Hubble, care a uimit lumea în anii 1920 prin confirmarea că Universul nostru s-a aflat în expansiune din momentul în care s-a născut printr-o explozie acum 13.7 miliarde de ani. La sfârşitul anilor 90 astronomii au descoperit că expansiunea accelerează sau îşi măreşte viteza în timp. Determinarea ratei de expansiune este esenţială pentru înţelegerea vârstei şi dimensiunii Universului.
Folosind telescopul spaţial Spitzer ce aparţine NASA, astronomii au îmbunătăţit considerabil scara de distanţă cosmică folosită pentru a măsura rata de expansiune Universului, precum şi mărimea şi vârsta sa. Scara de distanţă cosmică, simbolizată în această concepţie artistică este alcătuită dintr-o serie de stele şi alte obiecte din galaxii a căror distanţe sunt cunoscute.
Credit: NASA/JPL-Caltech
Spre deosebire de telescopul spaţial Hubble al NASA, ce priveşte lumina vizibilă din cosmos, Spitzer a profitat de lumina infraroşie, cu lungime de undă mai mare, pentru a face această nouă măsurătoare. Ea este îmbunătăţită cu un factor de 3 faţă de un studiu similar făcut cu telescopul Hubble şi scade incertitudinea la 3 procente, un salt uriaş în precizie pentru măsurătorile cosmologice. Valoarea nou calculată a constantei lui Hubble este de de 74.3 plus sau minus 2.1 kilometri pe secundă pe megaparsec. Un megaparsec este aproximativ 3 milioane de ani-lumină.
„Spitzer reuşeşte să producă rezultate ştiinţifice peste ce a fost proiectat să facă” a spus cercetătorul din proiect, Michael Werner de la Jet Propulsion Laboratory din Pasadena al NASA, California. Werner a lucrat la această misiune încă de la faza concept iniţială cu mai mult de 30 de ani în urmă. „La început, Spitzer ne-a surprins cu abilitatea nemaiîntâlnită de a studia atmosferele exoplanetelor” a spus Werner, şi acum în cadrul misiunilor din anii precedenţi a devenit o unealtă preţioasă pentru cosmologie.
În plus, descoperirile au fost combinate cu datele publicate de la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe aparţinând NASA pentru a obţine o măsurătoare independentă pentru energie întunecată, unul din cele mai mari mistere din Universul nostru. Se crede că energia întunecată câştigă o bătălie împotriva gravitaţiei, destrămând conţinutul Universului. Cercetările cu privire la această accelerare au propulsat oamenii de ştiinţă în cursa pentru Premiul Nobel în fizică din 2011.
Acest grafic reprezintă relaţia perioadă-luminozitate a Cepheidelor, pe care oamenii de ştiinţă îl folosesc pentru a calcula dimensiunea, vârsta şi rata de expansiunea a Universului. Datele reprezentate provin de la telescopul spaţial Spitzer al NASA, care a făcut cea cele mai precise măsurători de până acum pentru rata de expansiune a Universului de până acum prin recalcularea distanţelor la care se află stele pulsante numite Cepheide.
Credit: NASA/JPL-Caltech/Carnegie
„Acesta este un puzzle imens” a spus prim-autoarea noului studiu, Wendy Freedman de la Observatoarele Institutului de ştiinţă Carnegie din Pasadena. „Este incitant faptul că suntem capabili să folosim Spitzer pentru a aborda probleme fundamentale din cosmologie: rata exactă cu care Universul se extinde în acest moment, precum şi măsurarea cantităţii de energie întunecată din Univers dintr-o altă perspectivă.” Freedman a condus studiul revoluţionar cu ajutorul telescopului spaţial Hubble în care s-a măsurat anterioara valoare a constantei lui Hubble.
Glen Wahlgren, cercetător în programul Spitzer la Cartierul General NASA din Washington, a spus că vederea în infraroşu, ce poate distinge prin praf pentru a oferi imagini mai bune a stelelor variabile numite Cepheide, a permis telescopului Spitzer să îmbunătăţească măsurătorile anterioare pentru constanta lui Hubble.
„Aceste stele pulsante sunt trepte vitale pentru ceea ce astronomii numesc scară cosmică de distanţă: un set de obiecte cu distanţă cunoscută care, atunci când sunt combinate cu vitezele la care obiectele se îndepărtează de noi, dezvăluie rata de expansiune a Universului” a explicat Wahlgren.
Cepheidele sunt cruciale în calcule pentru că distanţele până la Pământ pot fi măsurate exact. În 1908, Henrietta Leavitt a descoperit că aceste stele pulsează cu o rată proporţională cu strălucirea lor intrinsecă.
Pentru a înţelege de ce acest lucru este important, imaginaţi-vă pe cineva care se îndepărtează de dumneavoastră în timp ce ţine o lumânare. Cu cât lumânarea se îndepărtează, cu atât este mai puţin vizibilă. Strălucirea ei aparentă îi va dezvălui distanţa. Acelaşi principiu se aplică Cefeidelor, lumânările de referinţă din Cosmos. Prin măsurarea intensităţii cu care acestea strălucesc pe cer şi compararea cu strălucirea lor cunoscută ca şi cum ar fi în apropiere, astronomii pot calcula distanţa lor faţă de Pământ.
Spitzer a observat 10 Cepheide în galaxia noastră Calea Lactee şi 80 în galaxia învecinată numită Marele Nor Magelanic. Fără praful cosmic care să le blocheze vederea, echipa de cercetare Spitzer a putut să obţină măsurători mai precise ale strălucirii aparente ale stelelor şi deci distanţele lor. Aceste date au deschis drumul pentru o nouă şi îmbunătăţită estimare a ratei de expansiune a Universului nostru.
„Doar cu un deceniu în urmă, folosirea cuvintelor „precizie” şi „cosmologie” în aceeaşi propoziţie nu era posibilă şi dimensiunea şi vârsta Universului nu era cunoscută decât cu un factor de doi” a spus Freedman. „Acum vorbim despre o precizie de câteva procente. Este într-adevăr extraordinar.”
Traducere după infrared-observatory-expansion-universe de Răzvan Gavrilă, cu acordul editorului
