• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Osäkerheterna i att mäta kosmisk expansion

    En bild av avlägsna galaxer sett av instrumenten VIMOS och WFI på ESO Very Large Telescope. Två olika metoder för att bestämma universums kosmiska expansionshastighet har nått exakta men ömsesidigt inkonsekventa resultat. Astronomer hade hoppats att en tredje metod som använder gravitationsvågor skulle vara mer exakt, men en ny analys visar att dess osäkerheter är ungefär lika stora som i de andra metoderna. Kredit:ESO/ Mario Nonino, Piero Rosati och ESO GOODS-teamet

    Nittio år efter att Edwin Hubble upptäckte galaxernas systematiska rörelser och George Lemaitre förklarade dem som kosmisk expansion från en punkt med hjälp av Einsteins relativitetsekvationer, observationskosmologi står idag inför en utmaning. Värden som härleds från de två primära metoderna - galaxernas egenskaper och den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen (CMBR) - stämmer inte överens med varandra på ungefär tio procents nivå, ändå är var och en exakt på nivån några få procent. Okorrigerade observationsfel är möjliga, men uppskattningar tyder på att de är för små för att ta hänsyn till skillnaderna. Som ett resultat, inget konsekvent och exakt värde av expansionen – Hubbles konstant – har hittats. Problemet är inte så mycket värdet i sig – universums ålder kommer inte att förändras mycket på något sätt – snarare, det är att något oförklarat helt klart pågår kopplat till det faktum att CMBR-data härrör från en helt annan epok av kosmisk tid än galaxdata. Kanske behövs ny fysik.

    En spännande ny och oberoende metod för att mäta den kosmiska expansionsparametern använder gravitationsvågor (GW). Den observerade intensiteten av GW ger ett mått på avståndet eftersom modeller kan sluta sig till den inneboende styrkan. När GW är ett resultat av en binär neutronstjärnefusion som har en detekterad optisk motsvarighet, värdgalaxens kosmiska recessionshastighet (mätt från dess ljus) ger en kalibrering för expansionshastigheten. Denna nya metod kallas "standardsiren". Om noggrannheten för standardsirenmetoden är bättre än den för de andra metoderna, det skulle kunna lösa diskrepansen.

    CfA-astronomen Hsin-Yu Chen har undersökt osäkerheterna förknippade med standardsirenmetoden och finner att två problem komplicerar standardsirenmetoden och utgör stora utmaningar för att lösa spänningen. Båda är relaterade till det emitterade ljuset och källans betraktningsvinkel. Det första problemet är att ljuset inte emitteras sfäriskt enligt datorsimuleringar, och så intensiteten vi observerar beror på vår betraktningsvinkel; även färgen är vinkelberoende. Betraktningsvinkeln måste på något sätt uppskattas och inkluderas i kalibreringen, och detta medför en osäkerhet. Det andra är att fusionshändelsen också ses från en viss vinkel som påverkar resultatet; även efter att ha observerat många källor, en statistisk analys av provet kommer fortfarande att ha en osäker bias. Chen drar slutsatsen att dessa två systematiska effekter kommer att introducera en bias i standardsirenvärdet för Hubbles konstant som resulterar i att den har en osäkerhet som är ungefär lika stor som osäkerheten i andra metoder.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com