Een team van medewerkers van Carnegie en de Universiteit van Chicago gebruikte rode reuzensterren die werden waargenomen door de Hubble-ruimtetelescoop om een ​​geheel nieuwe meting te maken van hoe snel het heelal uitdijt, hun hoed in de ring gooien van een fel omstreden debat. Hun resultaat - dat precies tussen de twee vorige, concurrerende waarden—zal worden gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

Bijna een eeuw geleden, Carnegie-astronoom Edwin Hubble ontdekte dat het universum continu is gegroeid sinds het tijdens de oerknal explodeerde. Maar hoe snel het precies beweegt - een waarde die ter ere van hem de Hubble-constante wordt genoemd - is hardnekkig ongrijpbaar gebleven.

De Hubble-constante hielp wetenschappers de geschiedenis en structuur van het universum te schetsen en een nauwkeurige meting ervan zou eventuele gebreken in dit heersende model kunnen onthullen.

"De Hubble-constante is de kosmologische parameter die de absolute schaal bepaalt, maat, en leeftijd van het universum; het is een van de meest directe manieren die we hebben om te kwantificeren hoe het universum evolueert, " zei hoofdauteur Wendy Freedman van de Universiteit van Chicago, die dit werk bij Carnegie begon.

Tot nu, er zijn twee primaire instrumenten gebruikt om de uitdijingssnelheid van het universum te meten. Helaas, hun resultaten komen niet overeen en de spanning tussen de twee getallen is blijven bestaan, zelfs als beide partijen steeds nauwkeurigere metingen doen. Echter, is het mogelijk dat het verschil tussen de twee waarden te wijten is aan systemische onnauwkeurigheden in een of beide methoden, het onderzoeksteam aansporen om hun nieuwe techniek te ontwikkelen.

een methode, pionierde in Carnegie, gebruikt sterren genaamd Cepheïden, die met regelmatige tussenpozen pulseren. Omdat bekend is dat de snelheid waarmee ze pulseren gerelateerd is aan hun intrinsieke helderheid, astronomen kunnen hun lichtsterkte en de periode tussen pulsen gebruiken om hun afstanden tot de aarde te meten.

"Van een afstand kunnen twee klokken hetzelfde lijken, het luisteren naar hun tonen kan onthullen dat iemand eigenlijk veel groter en verder weg is, en de andere is kleiner en dichterbij, " verklaarde Barry Madore van Carnegie, een van de co-auteurs van het artikel. "Hetzelfde, door te vergelijken hoe helder verre Cepheïden lijken te zijn tegen de helderheid van nabije Cepheïden, kunnen we bepalen hoe ver elk van de gaststerrenstelsels van de sterren verwijderd is van de aarde."

Als de afstand van een hemellichaam bekend is, een meting van de snelheid waarmee het van ons weg beweegt, onthult de uitdijingssnelheid van het universum. De verhouding van deze twee cijfers - de snelheid gedeeld door de afstand - is de Hubble-constante.

De tweede methode maakt gebruik van de nagloeiing die overblijft na de oerknal. Kosmische achtergrondstraling genoemd, het is het oudste licht dat we kunnen zien. Patronen van compressie in de dikke, Soepel plasma waaruit het baby-universum bestond, kan nog steeds worden gezien en in kaart gebracht als kleine temperatuurschommelingen. Deze rimpelingen, het documenteren van de eerste momenten van het universum, kan door een model vooruit in de tijd worden gelopen en worden gebruikt om de huidige Hubble-constante te voorspellen.

De eerste techniek zegt dat de uitdijingssnelheid van het heelal 74,0 kilometer per seconde per megaparsec is; de laatste zegt dat het 67,4 is. Als het echt is, de discrepantie zou nieuwe fysica kunnen inluiden.

Voer de derde optie in.

Het Carnegie-Chicago Hubble-programma, onder leiding van Freedman en inclusief Carnegie-astronomen Madore, Christoffel Burns, Mark Philips, Jef Rijk, en Mark Seibert - evenals Carnegie-Princeton-collega Rachael Beaton - ontwikkelden een nieuwe manier om de Hubble-constante te berekenen.

Hun techniek is gebaseerd op een zeer lichtgevende klasse van sterren die rode reuzen worden genoemd. Op een bepaald moment in hun levenscyclus, het helium in deze sterren wordt ontstoken, en hun structuren worden herschikt door deze nieuwe energiebron in hun kernen.

"Net zoals de kreet van een duiker direct herkenbaar is tussen vogelgeluiden, de piekhelderheid van een rode reus in deze staat is gemakkelijk te onderscheiden, " legde Madore uit. "Dit maakt ze uitstekende standaardkaarsen."

Het team maakte gebruik van de gevoelige camera's van de Hubble-ruimtetelescoop om naar rode reuzen in nabijgelegen sterrenstelsels te zoeken.

"Zie het als het scannen van een menigte om de langste persoon te identificeren - dat is als de helderste rode reus die een heliumflits ervaart, " zei Burns. "Als je in een wereld zou leven waar je wist dat de langste persoon in een kamer precies dezelfde hoogte zou hebben - aangezien we aannemen dat de piekhelderheid van de helderste rode reus hetzelfde is - zou je die informatie kunnen gebruiken om je te vertellen hoe ver weg is de langste persoon van jou in een bepaalde menigte."

Zodra de afstanden tot deze nieuw gevonden rode reuzen bekend zijn, de Hubble-constante kan worden berekend met behulp van een andere standaardkaars - type Ia-supernovae - om de onzekerheid te verminderen die wordt veroorzaakt door de relatieve nabijheid van de rode reuzen tot ons en ons bereik uit te breiden naar de meer afgelegen Hubble-stroom.

Volgens de rode-reuzenmethode is de uitdijingssnelheid van het heelal 69,8 - provocerend tussen de twee eerder bepaalde getallen in.

"We zijn als dat oude lied, 'Vast in het midden met jou, '" grapte Madore. "Is er een crisis in de kosmologie? We hadden gehoopt een tiebreak te zijn, maar voor nu is het antwoord:niet zo snel. De vraag of het standaardmodel van het universum compleet is of niet, moet nog worden beantwoord."