För mer än 90 år sedan, astronomen Edwin Hubble observerade den första antydan om den hastighet med vilken universum expanderar, kallas Hubble-konstanten.

Nästan omedelbart, astronomer började argumentera om det faktiska värdet av denna konstant, och med tiden, insåg att det fanns en diskrepans i detta antal mellan tidiga universumobservationer och sena universumobservationer.

Tidigt i universums existens, ljus rörde sig genom plasma – det fanns inga stjärnor ännu – och från svängningar som liknar ljudvågor skapade av detta, Forskare drog slutsatsen att Hubble-konstanten var cirka 67. Detta innebär att universum expanderar cirka 67 kilometer per sekund snabbare vart 3,26 miljoner ljusår.

Men denna observation skiljer sig när forskare tittar på universums senare liv, efter att stjärnor föddes och galaxer bildades. Tyngdkraften hos dessa föremål orsakar det som kallas gravitationslinsning, som förvränger ljuset mellan en avlägsen källa och dess observatör.

Andra fenomen i detta sena universum inkluderar extrema explosioner och händelser relaterade till slutet på en stjärnas liv. Baserat på dessa observationer senare i livet, forskare beräknade ett annat värde, runt 74. Denna diskrepans kallas Hubble-spänningen.

Nu, ett internationellt team inklusive en fysiker från University of Michigan har analyserat en databas med mer än 1, 000 supernovaexplosioner, stödjer tanken att Hubble-konstanten faktiskt inte är konstant.

Istället, det kan förändras baserat på universums expansion, växer när universum expanderar. Denna förklaring kräver sannolikt ny fysik för att förklara den ökande expansionshastigheten, som en modifierad version av Einsteins gravitation.

Teamets resultat publiceras i Astrofysisk tidskrift .

"Poängen är att det verkar finnas en spänning mellan de större värdena för sena universumobservationer och lägre värden för tidig universumobservation, sa Enrico Rinaldi, en forskare vid U-M Institutionen för fysik. "Frågan vi ställde i detta dokument är:Vad händer om Hubble-konstanten inte är konstant? Vad händer om den faktiskt förändras?"

Forskarna använde en datauppsättning av supernovor – spektakulära explosioner som markerar slutskedet av en stjärnas liv. När de lyser, de avger en viss typ av ljus. Specifikt, forskarna tittade på supernovor av typ Ia.

Dessa typer av supernovastjärnor användes för att upptäcka att universum expanderade och accelererade, Rinaldi sa, och de är kända som "standardljus, " som en serie fyrar med samma glödlampa. Om forskarna känner till deras ljusstyrka, de kan beräkna sitt avstånd genom att observera deras intensitet på himlen.

Nästa, astronomerna använder det som kallas "rödförskjutning" för att beräkna hur universums expansionshastighet kan ha ökat över tiden. Rödförskjutning är namnet på fenomenet som uppstår när ljus sträcker sig när universum expanderar.

Kärnan i Hubbles ursprungliga observation är att ju längre bort från betraktaren, ju mer våglängden blir förlängd – som att du fäste en Slinky på en vägg och gick bort från den, håller ena änden i dina händer. Rödförskjutning och avstånd är relaterade.

I Rinaldis teams studie, varje bin med stjärnor har ett fast referensvärde på rödförskjutning. Genom att jämföra rödförskjutningen för varje bin med stjärnor, forskarna kan extrahera Hubble-konstanten för var och en av de olika papperskorgen.

I sin analys, forskarna separerade dessa stjärnor baserat på intervall av rödförskjutning. De placerade stjärnorna på ett avståndsintervall i en "behållare, " sedan lika många stjärnor vid nästa avståndsintervall i en annan fack, och så vidare. Ju närmare soptunnan jorden, ju yngre stjärnorna är.

"Om det är en konstant, då borde det inte vara annorlunda när vi utvinner det från kärl med olika avstånd. Men vårt huvudresultat är att det faktiskt förändras med avståndet, ", sa Rinaldi. "Spänningen i Hubble-konstanten kan förklaras av ett visst inneboende beroende av denna konstant på avståndet mellan objekten du använder."

Dessutom, forskarna fann att deras analys av Hubble-konstanten som förändras med rödförskjutning tillåter dem att smidigt "koppla ihop" konstantvärdet från de tidiga universumsonderna och värdet från de sena universumsonderna, sa Rinaldi.

"De extraherade parametrarna är fortfarande kompatibla med den vanliga kosmologiska förståelsen som vi har, " sa han. "Men den här gången skiftar de bara lite när vi ändrar avståndet, och detta lilla skifte är tillräckligt för att förklara varför vi har denna spänning."

Forskarna säger att det finns flera möjliga förklaringar till denna uppenbara förändring i Hubble-konstanten - en är möjligheten till observationsfördomar i dataprovet. För att hjälpa till att korrigera för potentiella fördomar, astronomer använder Hyper Suprime-Cam på Subaru-teleskopet för att observera svagare supernovor över ett brett område. Data från detta instrument kommer att öka urvalet av observerade supernovor från avlägsna regioner och minska osäkerheten i data.