Studi: Nilai konstanta Hubble yang bertentangan bukan karena kesalahan pengukuran

Para astronom telah melakukan pengukuran baru terhadap planet ini Hubble sudah diperbaikiIni adalah ukuran seberapa cepat alam semesta mengembang dengan menggabungkan data dari Teleskop Luar Angkasa Hubble dan Teleskop Luar Angkasa James Webb. Hasil mereka mengkonfirmasi keakuratan pengukuran nilai konstanta Hubble sebelumnya, menurut hasil mereka Makalah terbaru Hal ini diterbitkan dalam The Astrophysical Journal Letters, dengan konsekuensi dari perbedaan nilai yang berkepanjangan yang diperoleh dengan berbagai metode observasi yang dikenal sebagai “tensor Hubble”.

Ada suatu masa ketika para ilmuwan mengira alam semesta itu statis, tetapi hal itu berubah seiring dengan teori relativitas umum Albert Einstein. Alexander Friedmann menerbitkan serangkaian persamaan yang menunjukkan bahwa alam semesta mungkin memang mengembang pada tahun 1922, dan Georges Lemaitre kemudian membuat derivasi independen untuk mencapai kesimpulan yang sama. Edwin Hubble mengkonfirmasi perluasan ini dengan data observasi pada tahun 1929. Sebelumnya, Einstein telah mencoba memodifikasi relativitas umum dengan menambahkan konstanta kosmologis untuk mendapatkan alam semesta tetap dari teorinya; Setelah penemuan Hubble, Legenda mengatakanIa menyebut upaya ini sebagai kesalahan terbesarnya.

Seperti disebutkan sebelumnya, konstanta Hubble adalah ukuran perluasan alam semesta yang dinyatakan dalam satuan kilometer per detik per megaparsec. Oleh karena itu, setiap detik, setiap juta parsec alam semesta mengembang sejumlah kilometer tertentu. Cara lain untuk memikirkan hal ini adalah dengan menggunakan objek yang relatif diam yang berjarak satu juta parsec: setiap detik, jaraknya bertambah beberapa kilometer.

Berapa kilometer? Itulah masalahnya di sini. Ada tiga cara yang digunakan para ilmuwan untuk mengukur Konstanta Hubble: mengamati objek terdekat untuk melihat seberapa cepat mereka bergerak, gelombang gravitasi yang dihasilkan oleh tumbukan lubang hitam atau bintang neutron, dan mengukur penyimpangan kecil pada sisa-sisa Big Bang yang dikenal sebagai kosmik. latar belakang gelombang mikro (CMB). Namun, pendekatan yang berbeda menemukan nilai yang berbeda. Misalnya pelacakan supernova jauh menghasilkan nilai 73 kilometer per detik Mpc, sedangkan pengukuran radiasi CMB menggunakan satelit Planck menghasilkan nilai 67 kilometer per detik Mpc.

Baru tahun lalu, para peneliti melakukan pengukuran independen ketiga terhadap perluasan alam semesta dengan melacak perilaku supernova berlensa gravitasi, di mana distorsi ruang-waktu yang disebabkan oleh benda masif bertindak sebagai lensa untuk memperbesar objek di latar belakang. Kesesuaian terbaik antara model-model ini berada tepat di bawah konstanta Hubble yang diturunkan dari CMB, dengan perbedaan dalam kesalahan statistik. Nilai yang mendekati nilai yang diperoleh dari pengukuran supernova lainnya secara signifikan lebih sesuai dengan data. Metode ini merupakan metode baru, dengan banyak ketidakpastian, namun metode ini menyediakan cara independen untuk mencapai konstanta Hubble.

“Kami mengukurnya menggunakan informasi di latar belakang gelombang mikro kosmik dan mendapatkan nilai tunggal,” tulis editor Ars Science John Timmer. “Kami mengukurnya menggunakan jarak nyata objek-objek di alam semesta saat ini dan mendapatkan nilai yang berbeda sekitar 10 persen. Sejauh yang diketahui, tidak ada yang salah dengan pengukuran tersebut, dan tidak ada cara yang jelas untuk mengukurnya. ” Buatlah mereka setuju.” Salah satu hipotesisnya adalah bahwa alam semesta awal sempat mengalami semacam “tendangan” gravitasi yang tolak-menolak (mirip dengan gagasan tentang energi gelap) yang kemudian secara misterius berhenti dan menghilang. Namun hal ini tetap bersifat spekulatif, meski menarik. , ide untuk fisikawan.

Pengukuran terakhir ini bergantung pada Dikonfirmasi tahun lalu Berdasarkan data Webb, pengukuran laju ekspansi Hubble akurat, setidaknya untuk beberapa anak tangga pertama skala jarak kosmik. Namun masih ada kemungkinan kesalahan yang belum terdeteksi yang dapat melihat lebih jauh (dan kembali ke masa lalu) alam semesta, terutama untuk pengukuran kecerahan bintang-bintang jauh.

Jadi, tim baru melakukan pengamatan tambahan terhadap bintang variabel Cepheid – total 1.000 bintang di lima galaksi induk yang berjarak hingga 130 juta tahun cahaya – dan menghubungkannya dengan data Hubble. Teleskop Webb mampu melihat melampaui debu antarbintang yang membuat gambar Hubble mengenai bintang-bintang tersebut menjadi lebih buram dan tumpang tindih, sehingga para astronom dapat dengan mudah membedakan masing-masing bintang.

Hasilnya juga menegaskan keakuratan data Hubble. “Kami sekarang telah mencakup seluruh cakupan pengamatan Hubble, dan kami dapat mengesampingkan kesalahan pengukuran sebagai penyebab jitter Hubble dengan tingkat keyakinan yang sangat tinggi.” kata rekan penulis dan pemimpin tim Adam Rees, seorang fisikawan di Universitas Johns Hopkins. “Menggabungkan Webb dan Hubble memberi kita yang terbaik dari kedua dunia. Kami menemukan bahwa pengukuran Hubble tetap dapat diandalkan saat kita menaiki tangga jarak kosmik lebih jauh. Dengan dihilangkannya kesalahan pengukuran, yang tersisa adalah kemungkinan nyata dan menarik bahwa kita telah salah memahami alam semesta. ”

Surat Jurnal Astrofisika, 2024. DOI: 10.3847/2041-8213/ad1ddd (Tentang ID digital).