Hur gammalt är vårt universum och hur stort är det? Ett team av forskare under ledning av University of Hawaiʻi i Mānoa, astronomerna Brent Tully och Ehsan Kourkchi från Institute for Astronomy, har sammanställt den hittills största sammanställningen av galaxavstånd med hög precision, kallad Cosmicflows-4. Med hjälp av åtta olika metoder mätte de avstånden till hela 56 000 galaxer. Studien har publicerats i The Astrophysical Journal .

Galaxer, som Vintergatan, är universums byggstenar, som var och en består av upp till flera hundra miljarder stjärnor. Galaxer bortom vårt närmaste grannskap rusar iväg, snabbare om de är längre bort, vilket är en konsekvens av universums expansion som började i ögonblicket av Big Bang. Mätningar av galaxernas avstånd, tillsammans med information om deras hastigheter bort från oss, bestämmer universums skala och den tid som har förflutit sedan dess födelse.

"Sedan galaxer identifierades som separata från Vintergatan för hundra år sedan har astronomer försökt mäta deras avstånd", sa Tully. "Nu genom att kombinera våra mer exakta och rikliga verktyg kan vi mäta avstånden mellan galaxer och universums relaterade expansionshastighet och tiden sedan universum föddes med en precision på några procent."

Från de nyligen publicerade mätningarna härledde forskarna universums expansionshastighet, kallad Hubble-konstanten, eller H₀ . Teamets studie ger ett värde på H₀ =75 kilometer per sekund per megaparsec eller Mpc (1 megaparsec =3,26 miljoner ljusår), med mycket liten statistisk osäkerhet på cirka 1,5%.

Det finns ett antal sätt att mäta galaxavstånd. I allmänhet fokuserar enskilda forskare på en individuell metod. Cosmicflows-programmet som leds av Tully och Kourkchi inkluderar deras eget originalmaterial från två metoder, och innehåller dessutom information från många tidigare studier. Eftersom Cosmicflows-4 inkluderar avstånd härledda från en mängd olika oberoende, distinkta avståndsuppskattare, bör interjämförelser mildra ett stort systematiskt fel.

Kosmiskt dilemma

Astronomer har satt ihop ett ramverk som visar att universums ålder är lite mer än 13 miljarder år gammal, men ett dilemma av stor betydelse har uppstått i detaljerna.

Fysik för universums utveckling baserad på standardmodellen för kosmologi förutsäger H₀ =67,5 km/s/Mpc, med en osäkerhet på 1 km/s/Mpc. Skillnaden mellan de uppmätta och förutsagda värdena för Hubble-konstanten är 7,5 km/s/Mpc – mycket mer än vad som kan förväntas med tanke på de statistiska osäkerheterna. Antingen finns det ett grundläggande problem med vår förståelse av kosmos fysik, eller så finns det ett dolt systematiskt fel i mätningarna av galaxavstånd.

Cosmicflows-4 används också för att studera hur galaxer rör sig individuellt, förutom att de flyter med universums totala expansion. Avvikelser från denna mjuka expansion uppstår på grund av gravitationspåverkan från materieklumpar, på skalor som sträcker sig från vår jord och sol upp till församlingar av galaxer på skalor av en halv miljard ljusår. Den mystiska mörka materien är den dominerande komponenten i större skalor. Med kunskap om galaxernas rörelser som svar på massan runt dem kan vi återskapa de banor som galaxerna har följt sedan de bildades, vilket ger oss en bättre förståelse för hur universums enorma, mörka materiadominerade strukturer har bildats under eonerna av tid. + Utforska vidare

Hittar rymdteleskopet James Webb de längst bort, äldsta, yngsta eller första galaxerna? En astronom förklarar