Meer dan 90 jaar geleden, astronoom Edwin Hubble observeerde de eerste hint van de snelheid waarmee het universum uitdijt, de Hubble-constante genoemd.

Bijna onmiddelijk, astronomen begonnen ruzie te maken over de werkelijke waarde van deze constante, en na verloop van tijd, realiseerde zich dat er een discrepantie was in dit aantal tussen waarnemingen in het vroege heelal en waarnemingen in het late heelal.

Vroeg in het bestaan ​​van het universum, licht bewoog door plasma - er waren nog geen sterren - en van oscillaties die lijken op geluidsgolven die hierdoor worden gecreëerd, wetenschappers concludeerden dat de Hubble-constante ongeveer 67 was. Dit betekent dat het universum elke 3,26 miljoen lichtjaar ongeveer 67 kilometer per seconde sneller uitdijt.

Maar deze observatie verschilt wanneer wetenschappers naar het latere leven van het universum kijken, nadat sterren waren geboren en sterrenstelsels waren gevormd. De zwaartekracht van deze objecten veroorzaakt wat zwaartekrachtlensvorming wordt genoemd, die het licht tussen een verre bron en zijn waarnemer vervormt.

Andere verschijnselen in dit late universum zijn onder meer extreme explosies en gebeurtenissen die verband houden met het einde van het leven van een ster. Op basis van deze observaties in het latere leven, wetenschappers berekenden een andere waarde, rond 74. Deze discrepantie wordt de Hubble-spanning genoemd.

Nutsvoorzieningen, een internationaal team, waaronder een natuurkundige van de Universiteit van Michigan, heeft een database van meer dan 1 000 supernova-explosies, ter ondersteuning van het idee dat de Hubble-constante misschien niet echt constant is.

In plaats daarvan, het kan veranderen op basis van de uitdijing van het heelal, groeien als het heelal uitdijt. Deze verklaring vereist waarschijnlijk nieuwe fysica om de toenemende expansiesnelheid te verklaren, zoals een aangepaste versie van de zwaartekracht van Einstein.

De resultaten van het team worden gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

"Het punt is dat er een spanning lijkt te zijn tussen de grotere waarden voor observaties in het late universum en lagere waarden voor observaties in het vroege universum, " zei Enrico Rinaldi, een research fellow in de UM Department of Physics. "De vraag die we in dit artikel hebben gesteld, is:wat als de Hubble-constante niet constant is? Wat als deze daadwerkelijk verandert?"

De onderzoekers gebruikten een dataset van supernova's - spectaculaire explosies die de laatste fase van het leven van een ster markeren. Als ze schijnen, ze zenden een bepaald soort licht uit. specifiek, de onderzoekers keken naar Type Ia-supernova's.

Dit soort supernovasterren werden gebruikt om te ontdekken dat het heelal uitdijde en versnelde, Rinaldi zei, en ze staan ​​bekend als "standaardkaarsen, " als een reeks vuurtorens met dezelfde gloeilamp. Als wetenschappers hun helderheid kennen, ze kunnen hun afstand berekenen door hun intensiteit in de lucht te observeren.

Volgende, de astronomen gebruiken wat de "roodverschuiving" wordt genoemd om te berekenen hoe de uitdijingssnelheid van het universum in de loop van de tijd zou kunnen zijn toegenomen. Roodverschuiving is de naam van het fenomeen dat optreedt wanneer licht zich uitrekt terwijl het universum uitdijt.

De essentie van Hubble's oorspronkelijke observatie is dat hoe verder weg van de waarnemer, hoe meer golflengte wordt verlengd - alsof je een Slinky aan een muur hebt geplakt en ervan wegloopt, het ene uiteinde in je handen houden. Roodverschuiving en afstand zijn gerelateerd.

In de studie van Rinaldi's team, elke bak met sterren heeft een vaste referentiewaarde van roodverschuiving. Door de roodverschuiving van elke bak met sterren te vergelijken, de onderzoekers kunnen de Hubble-constante extraheren voor elk van de verschillende bins.

In hun analyse de onderzoekers scheidden deze sterren op basis van intervallen van roodverschuiving. Ze plaatsten de sterren op één afstand van elkaar in één "bak, " dan een gelijk aantal sterren op het volgende afstandsinterval in een andere bak, enzovoort. Hoe dichter de bak bij de aarde, hoe jonger de sterren zijn.

"Als het een constante is, dan zou het niet anders moeten zijn als we het uit bakken met verschillende afstanden halen. Maar ons belangrijkste resultaat is dat het verandert met de afstand, " zei Rinaldi. "De spanning van de Hubble-constante kan worden verklaard door een intrinsieke afhankelijkheid van deze constante van de afstand van de objecten die je gebruikt."

Aanvullend, de onderzoekers ontdekten dat hun analyse van de Hubble-constante die verandert met roodverschuiving hen in staat stelt om de waarde van constante van de vroege universum-sondes soepel te "verbinden" met de waarde van de late universum-sondes, zei Rinaldi.

"De geëxtraheerde parameters zijn nog steeds compatibel met het standaard kosmologische begrip dat we hebben, "zei hij. "Maar deze keer verschuiven ze gewoon een beetje als we de afstand veranderen, en deze kleine verschuiving is genoeg om te verklaren waarom we deze spanning hebben."

De onderzoekers zeggen dat er verschillende mogelijke verklaringen zijn voor deze schijnbare verandering in de Hubble-constante - een daarvan is de mogelijkheid van observationele vooroordelen in de gegevenssteekproef. Om mogelijke vooroordelen te corrigeren, astronomen gebruiken Hyper Suprime-Cam op de Subaru-telescoop om zwakkere supernova's over een groot gebied te observeren. Gegevens van dit instrument zullen het aantal waargenomen supernova's uit afgelegen gebieden vergroten en de onzekerheid in de gegevens verminderen.