Thomas Dalton
0 
2866
339
Gamle lys fra Big Bang har avslørt et presist nytt estimat for universets alder: 13,77 milliarder år, gi eller ta 40 millioner år.
Det nye anslaget, basert på data fra en rekke teleskoper i den chilenske Atacama-ørkenen, veier også inn på en av de viktigste uenighetene i astrofysikk: Hvor raskt utvider universet seg? Det nye resultatet, som er beskrevet i to vitenskapelige artikler, gir et betydelig løft for den ene siden av uenigheten, selv om fysikerne ikke kunne bevise den andre siden av tvisten feil.
Her er problemet: Fysikere trenger å forstå universets ekspansjonshastighet for å gi mening om kosmologi - vitenskapen om hele universets fortid, nåtid og fremtid. De vet at et mystisk stoff kalt mørk energi får universet til å utvide seg (i stadig større grad) i alle retninger ... Men når astronomer peker teleskopene sine i rommet for å måle Hubble-konstanten (H0) - tallet som beskriver hvor raskt universet ekspanderer på forskjellige avstander fra oss eller et annet punkt - de kommer med tall som er uenige med hverandre, avhengig av metoden de bruker.
En metode, basert på målinger av hvor raskt galakser i nærheten beveger seg vekk fra Melkeveien, produserer en H0. En annen metode, basert på å studere det eldste lyset i rommet, eller kosmisk mikrobølgebakgrunn (CMB), produserer en annen H0. Denne uenigheten har fått forskere til å lure på om det er noen viktige blindpunkter i målingene eller teoriene deres, som tidligere rapportert. Disse nye resultatene ser ut til å vise at det ikke var noen målefeil på CMB-siden.
I slekt: 9 fakta om sorte hull som vil blåse i tankene dine
"Vi finner en utvidelsesgrad som er riktig på anslaget av Planck-satellitteamet," som er en annen studie av CMB, sa astrofysiker Cornell University, Steve Choi, hovedforfatter av et av to nye artikler, i en uttalelse. "Dette gir oss mer tillit til målinger av universets eldste lys."
Dataene fra Planck-satellitten, utgitt i 2018, var de viktigste målingene av CMB før nå. Med et enestående presisjonsnivå, viste de hvor skarpe CMB-målinger av H0 er uenige med målinger basert på bevegelsen av nærliggende galakser.
Disse nye resultatene beregnet CMB-målingen fra grunnen ved å bruke et helt annet sett med teleskopdata og beregninger, og kom med svært like resultater. Det viser ikke at CMB-målingen av H0 er riktig - det kan fortsatt være et problem med fysikkteoriene som ble brukt for å gjøre beregningen - men det antyder at det ikke er noen målefeil på den siden av uenigheten..
I slekt: De 18 største uløste mysteriene innen fysikk
Stoler på data fra Atacama Cosmology Telescope (ACT) i Chiles Atacama-ørken, sporet forskerne svake forskjeller mellom forskjellige deler av CMB - som ser ut til å ha forskjellige energinivåer i forskjellige deler av himmelen. CMB, som dannet seg etter hvert som universet ble avkjølt etter Big Bang, er detekterbar i alle retninger i rommet som en mikrobølge-glød. Det er mer enn 13 milliarder lysår i det fjerne, en relikvie fra en tid før stjerner og galakser dannet seg.
Ved å kombinere teorier om hvordan CMB dannet seg med presise målinger av svingningene, kan fysikere bestemme hvor raskt universet ekspanderte på det tidspunktet. Disse dataene kan deretter brukes til å beregne H0.
ACT skannet metodisk halve himmelen mellom 2013 og 2016, og så spesielt på mikrobølgelys. Deretter brukte forskere år på å rydde opp og analysere dataene ved hjelp av superdatamaskiner, fjerne andre mikrobølgeovnskilder som ikke er en del av CMB, for å sy sammen et fullstendig kart over CMB. Hele tiden "blindet" de seg for implikasjonene av arbeidet deres, de skrev i avisene sine, og betydde at de ikke så på hvordan valgene deres påvirket estimater av H0 før helt til slutt. Først når hele CMB-kartet var fullstendig, brukte forskerne det til å beregne H0.
Det nye CMB-kartet bød også på et nytt mål for avstanden mellom Jorden og CMB. Denne avstanden, kombinert med en ny måling av hvor raskt universet har utvidet seg over tid, muliggjorde en nøyaktig beregning av universets alder.
"Jeg hadde ikke noen spesiell preferanse for noen spesifikk verdi - det skulle bli interessant på en eller annen måte," sa Choi.
Relatert innhold-Universet: Big Bang til nå i 10 enkle trinn
-De 15 rare galakene i universet vårt
-101 astronomibilder som vil sprenge tankene dine
Det er fremdeles mulig, som tidligere rapportert, at noen feil i disse teoriene er å rote ut beregningen. Men det er ikke klart hva feilen vil være.
Den andre tilnærmingen til å beregne H0 er avhengig av pulserende stjerner kjent som cepheider, som bor i fjerne galakser og puls regelmessig. Den tidsbestemte pulseringen lar forskere utføre presise beregninger av bevegelsen og avstandene fra Jorden.
Med de direkte hastighetsmålingene er det ganske greit å komme med en måling på H0. Det er ingen kompliserte kosmologiske teorier involvert. Men det er mulig, har noen forskere foreslått at vår region av universet bare er underlig tom og ikke er representativ for hele universet. Det er til og med mulig at det er måleproblemer med cepheidene, og at disse kosmiske målepinnene ikke fungerer helt slik fysikere forventer.
Foreløpig er den sanne H0 fortsatt et mysterium. Men CMB-forskere har mer ammunisjon for sin side av uenigheten.
Begge de nye artiklene som beskriver den nye analysen, er publisert 14. juli til forhåndstrykkdatabasen arXiv og sendt inn for formell fagfellevurdering.
Se alle kommentarer (8)