Næsten hver eneste astronomiske måling afhænger af Hubble-konstanten, et tal, der beregner udvidelsen af universet. Dette bekræfter, at universet stadig er mellem 12 og 14 milliarder år gammelt.
Et kritisk vigtigt tal, der specificerer universets ekspansionshastighed, den såkaldte Hubble-konstant, er blevet uafhængigt bestemt ved hjælp af NASAs Chandra X-ray Observatory. Denne nye værdi matcher nylige målinger ved hjælp af andre metoder og udvider deres gyldighed til større afstande, hvilket gør det muligt for astronomer at undersøge tidligere epoker i universets udvikling.
”Årsagen til, at dette resultat er så markant, er, at vi har brug for Hubble-konstanten for at fortælle os størrelsen på universet, dets alder, og hvor meget stof det indeholder,” sagde Max Bonamente fra NASAs Marshall Space Flight Center (MSFC) i Huntsville, Ala., Hovedforfatter på papiret, der beskriver resultaterne. ”Astronomer har absolut brug for at stole på dette nummer, fordi vi bruger det til utallige beregninger.”
Hubble-konstanten beregnes ved at måle den hastighed, hvormed objekter bevæger sig væk fra os og divideres med deres afstand. De fleste af de tidligere forsøg på at bestemme Hubble-konstanten har involveret anvendelse af en flertrins- eller afstandstiger, hvor afstanden til nærliggende galakser bruges som grundlag for bestemmelse af større afstande.
Den mest almindelige fremgangsmåde har været at bruge en godt studeret type pulserende stjerne kendt som en Cepheid-variabel sammen med mere fjerne supernovaer til at spore afstand over hele universet. Forskere, der brugte denne metode og observationer fra Hubble-rumteleskopet, kunne måle Hubble-konstanten til inden for 10%. Imidlertid ville kun uafhængige kontroller give dem den tillid, de ønskede, i betragtning af at meget af vores forståelse af universet hænger i balancen.
Ved at kombinere røntgenoplysninger fra Chandra med radioobservationer af galakse klynger, bestemte holdet afstandene til 38 galakse klynger i området fra 1,4 milliarder til 9,3 milliarder lysår fra Jorden. Disse resultater er ikke afhængige af den traditionelle afstandstiger. Bonamente og hans kolleger finder, at Hubble-konstanten er 77 kilometer i sekundet per megaparsec (en megaparsec er lig med 3,26 millioner lysår), med en usikkerhed på omkring 15%.
Dette resultat stemmer overens med de værdier, der er bestemt ved anvendelse af andre teknikker. Hubble-konstanten havde tidligere vist sig at være 72, give eller tage 8 kilometer pr. Sekund pr. Kiloparsek, baseret på Hubble-rumteleskopets observationer. Det nye Chandra-resultat er vigtigt, fordi det giver den uafhængige bekræftelse af, at forskere har søgt og rettet universets alder mellem 12 og 14 milliarder år.
”Disse nye resultater er helt uafhængige af alle tidligere metoder til måling af Hubble-konstanten,” sagde teammedlem Marshall Joy også fra MSFC.
Astronomerne brugte et fænomen kendt som Sunyaev-Zeldovich-effekten, hvor fotoner i den kosmiske mikrobølgebakgrund (CMB) interagerer med elektroner i den varme gas, der gennemsyrer de enorme galakse-klynger. Fotonerne henter energi fra denne interaktion, der forvrænger signalet fra mikrobølgebaggrunden i klyngeretningen. Størrelsen af denne forvrængning afhænger af densiteten og temperaturen af de varme elektroner og den fysiske størrelse af klyngen. Ved hjælp af radioteleskoper til at måle forvrængningen af mikrobølgebaggrunden og Chandra til at måle egenskaberne for den varme gas kan den fysiske størrelse af klyngen bestemmes. Fra denne fysiske størrelse og en simpel måling af den vinkel, som klyngen får, kan geometriens regler bruges til at aflede dens afstand. Hubble-konstanten bestemmes ved at dele tidligere målte klynghastigheder med disse nyligt afledte afstande.
Dette projekt blev forkæmpet af Chandras teleskopspejldesigner, Leon Van Speybroeck, der døde i 2002. Grundlaget blev lagt, da teammedlemmer John Carlstrom (University of Chicago) og Marshall Joy fik omhyggelige radiomålinger af forvrængningerne i CMB-strålingen ved hjælp af radio teleskoper ved Berkeley-Illinois-Maryland Array og Caltech Owens Valley Radio Observatory. For at måle de nøjagtige røntgenstråleegenskaber af gassen i disse fjerne klynger var der behov for et rumbaseret røntgenteleskop med opløsningen og følsomheden af Chandra.
”Det var et af Leon's mål at se dette projekt ske, og det gør mig meget stolt over at se dette komme til udførelse,” sagde Chandra Project Scientist Martin Weisskopf fra MSFC.
Resultaterne er beskrevet i et papir, der optræder i den 10. august nummer af The Astrophysical Journal. MSFC administrerer Chandra-programmet til agenturets Science Mission Directorate. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrollerer videnskab og flyveoperationer fra Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
Original kilde: Chandra News Release
