Vårt universum expanderar, men våra två huvudsakliga sätt att mäta hur snabbt den här expansionen sker har resulterat i olika svar. Under det senaste decenniet, astrofysiker har gradvis delat upp sig i två läger:ett som tror att skillnaden är betydande, och en annan som tror att det kan bero på fel i mätningen.

Om det visar sig att fel orsakar obalansen, som skulle bekräfta vår grundläggande modell av hur universum fungerar. Den andra möjligheten presenterar en tråd som, när man drar, skulle föreslå att någon grundläggande saknad ny fysik behövs för att sy ihop den igen. För några år, varje nytt bevis från teleskop har gunggat argumentet fram och tillbaka, ger upphov till vad som har kallats "Hubbles spänning".

Wendy Freedman, en berömd astronom och John och Marion Sullivan University professor i astronomi och astrofysik vid University of Chicago, gjorde några av de ursprungliga mätningarna av universums expansionshastighet som resulterade i ett högre värde på Hubble-konstanten. Men i en ny recension papper accepteras till Astrofysisk tidskrift , Freedman ger en översikt över de senaste observationerna. Hennes slutsats:de senaste observationerna börjar sluta gapet.

Det är, det kanske inte finns någon konflikt trots allt, och vår standardmodell av universum behöver inte modifieras nämnvärt.

Hastigheten med vilken universum expanderar kallas Hubble-konstanten, uppkallad efter UChicago alun Edwin Hubble, SB 1910, Ph.D. 1917, som är krediterad för att ha upptäckt universums expansion 1929. Forskare vill fastställa denna hastighet exakt, eftersom Hubble-konstanten är knuten till universums ålder och hur den utvecklades över tiden.

En betydande rynka uppstod under det senaste decenniet när resultaten från de två huvudsakliga mätmetoderna började skilja sig åt. Men forskare diskuterar fortfarande betydelsen av obalansen.

Ett sätt att mäta Hubble-konstanten är genom att titta på mycket svagt ljus som blivit över från Big Bang, kallas den kosmiska mikrovågsbakgrunden. Detta har gjorts både i rymden och på marken med faciliteter som UChicago-ledda sydpolsteleskopet. Forskare kan mata in dessa observationer i sin "standardmodell" av det tidiga universum och köra den framåt i tiden för att förutsäga vad Hubble-konstanten borde vara idag; de får ett svar på 67,4 kilometer per sekund per megaparsek.

Den andra metoden är att titta på stjärnor och galaxer i det närliggande universum, och mäta deras avstånd och hur snabbt de rör sig bort från oss. Freedman har varit en ledande expert på denna metod i många decennier; år 2001, hennes team gjorde en av landmärkesmätningarna med hjälp av rymdteleskopet Hubble för att avbilda stjärnor som kallas Cepheider. Värdet de hittade var 72. Freedman har fortsatt att mäta cepheider under åren sedan, granska mer teleskopdata varje gång; dock, under 2019, hon och hennes kollegor publicerade ett svar baserat på en helt annan metod med stjärnor som kallas röda jättar. Tanken var att korskontrollera cepheiderna med en oberoende metod.

Röda jättar är mycket stora och lysande stjärnor som alltid når samma högsta ljusstyrka innan de snabbt bleknar. Om forskare kan mäta den faktiska eller inneboende, de röda jättarnas högsta ljusstyrka, de kan sedan mäta avstånden till sina värdgalaxer, en viktig men svår del av ekvationen. Nyckelfrågan är hur exakta dessa mätningar är.

Den första versionen av denna beräkning 2019 använde en singel, mycket närliggande galax för att kalibrera de röda jättestjärnornas ljusstyrka. Under de senaste två åren, Freedman och hennes medarbetare har kört siffrorna för flera olika galaxer och stjärnpopulationer. "Det finns nu fyra oberoende sätt att kalibrera den röda jättens ljusstyrka, och de kommer överens om att inom 1 % av varandra, " sa Freedman. "Det tyder på att det här är ett riktigt bra sätt att mäta avståndet."

"Jag ville verkligen titta noga på både cepheiderna och röda jättarna. Jag känner väl till deras styrkor och svagheter, " sa Freedman. "Jag har kommit till slutsatsen att vi inte kräver grundläggande ny fysik för att förklara skillnaderna i de lokala och avlägsna expansionshastigheterna. Den nya röda jättedatan visar att de är konsekventa."

University of Chicago doktorand Taylor Hoyt, som har gjort mätningar av de röda jättestjärnorna i ankargalaxerna, Lagt till, "Vi fortsätter att mäta och testa de röda jättegrenstjärnorna på olika sätt, och de fortsätter att överträffa våra förväntningar."

Värdet på Hubble-konstanten som Freedmans team får från de röda jättarna är 69,8 km/s/Mpc – praktiskt taget samma som värdet från det kosmiska mikrovågsbakgrundsexperimentet. "Ingen ny fysik krävs, sa Freedman.

Beräkningarna med Cepheid-stjärnor ger fortfarande högre siffror, men enligt Freedmans analys, skillnaden kanske inte är bekymmersam. "Cepheidstjärnorna har alltid varit lite bullrigare och lite mer komplicerade att förstå; de är unga stjärnor i galaxernas aktiva stjärnbildande regioner, och det betyder att det finns potential för saker som damm eller föroreningar från andra stjärnor att kasta bort dina mätningar, " hon förklarade.

I hennes sinne, konflikten kan lösas med bättre data.

Nästa år, när rymdteleskopet James Webb förväntas lanseras, forskare kommer att börja samla in dessa nya observationer. Freedman och medarbetare har redan tilldelats tid på teleskopet för ett stort program för att göra fler mätningar av både Cepheid och röda jättestjärnor. "Webb kommer att ge oss högre känslighet och upplösning, och data kommer verkligen att bli bättre, väldigt snart, " Hon sa.

Men under tiden, hon ville ta en noggrann titt på befintliga data, och vad hon hittade var att mycket av det faktiskt överensstämmer.

"Det är så vetenskapen fortsätter, " sa Freedman. "Du sparkar däcken för att se om något töms, och änsålänge, inga punkterade däck."

Vissa vetenskapsmän som har rotat efter en grundläggande obalans kan bli besvikna. Men för Freedman, båda svaren är spännande.

"Det finns fortfarande lite utrymme för ny fysik, men även om det inte finns, det skulle visa att standardmodellen vi har i grunden är korrekt, vilket också är en djupgående slutsats att komma till, " sa hon. "Det är det intressanta med vetenskap:vi vet inte svaren i förväg. Vi lär oss allt eftersom. Det är en riktigt spännande tid att vara på fältet."