Hubble-konstanten er en enhed, der beskriver, hvor hurtigt universet ekspanderer i forskellige afstande fra et bestemt sted i rummet. Det er en af nøglestenene i vores forståelse af universets udvikling - og forskere er bundet af en debat om dets sande værdi.
Hvordan Hubble-konstanten blev opdaget
Hubble-konstanten blev først beregnet i 1920'erne af den amerikanske astronom Edwin Hubble. Han opdagede, at fuzzy, skylignende himmelobjekter var fjerne galakser, der sad uden for vores egen Mælkevej-galakse, ifølge NASA.
Tidligere viste den amerikanske astronom Henrietta Leavitt, at specielle stjerner kaldet Cepheid-variabler, hvis lysstyrke regelmæssigt stiger og falder, havde en tæt sammenhæng mellem perioden med deres variation og deres egen lysstyrke. Ved at vide, hvor lys en Cepheid virkelig er, og hvor svag dens lys så ud, når den blev set fra Jorden, var Hubble i stand til at udlede Cepheids afstand.
Hvad Hubble fandt var bemærkelsesværdigt. Alle galakser i universet så ud til at bevæge sig væk fra vores planet. Desuden, jo længere en galakse var, jo hurtigere var den forsvundet. Denne iagttagelse, som Hubble foretog i 1929, blev grundlaget for det, der er kendt som Hubbles lov, der siger, at der er et forhold mellem afstanden et objekt i kosmos er fra os og den hastighed, hvormed det falder tilbage, ifølge en forklarende fra Cornell University.
Jorden er for øvrig ikke på et eller andet privilegeret sted midt i universets centrum. Enhver observatør hvor som helst i kosmos vil se, at himmelske enheder bevæger sig væk med en hastighed, der stiger med afstanden.
Ved hjælp af hans data forsøgte Hubble at estimere den konstante, der bærer hans navn, og kom med en værdi på omkring 342.000 km / h pr. Million lysår eller 501 kilometer pr. Sekund pr. Megaparsec (Mpc) i kosmologernes enheder. (En megaparsec er lig med 3,26 millioner lysår.) Mere nøjagtige moderne teknikker har forfinet denne indledende måling og vist, at den var omkring 10 gange for høj.
Hvorfor Hubble-konstanten fortsætter med at ændre sig
Men præcis hvor meget Hubble var væk med, forbliver et spørgsmål om strid. I 1990'erne opdagede astronomer, at fjerne supernovas var svagere og derfor længere væk, end de tidligere havde mistænkt. Denne konstatering indikerede, at universet ikke kun ekspanderede, men også accelererede i dets ekspansion. Resultatet nødvendiggjorde tilføjelse af mørk energi - en mystisk kraft, der skubber alt i kosmos fra hinanden - til kosmologers modeller af universet.
Efter denne overraskelse forsøgte forskere at fastlægge hastigheden for den kosmiske acceleration, for at finde ud af, hvordan universet begyndte og udviklede sig, og hvad dets endelige skæbne vil være. Data fra Cepheid-variabler og andre astrofysiske kilder beregnet Hubble-konstanten til at være 50.400 km / h pr. Million lysår (73.4 km / s / Mpc) i 2016.
Men et alternativt nummer er afledt ved hjælp af oplysninger fra Det Europæiske Rumorganisations Planck-satellit. Rumfartøjet har brugt de sidste 10 år på at måle den kosmiske mikrobølgebakgrund - et ekko fra Big Bang, der indeholder data om universets grundlæggende parametre. Planck fandt, at Hubble-konstanten var 46.200 km / h pr. Million lysår (67,4 km / s / Mpc) i 2018.
De to værdier kan måske ikke synes meget forskellige. Men hver er ekstraordinær præcis, og de indeholder ingen overlapning mellem deres fejlbjælker. Hvis Cepheid-estimatet er forkert, betyder det, at alle astronomers afstandsmålinger har været forkerte siden Hubbles dage. Hvis det andet skøn er forkert, ville ny og eksotisk fysik blive introduceret i fysikernes modeller af universet. Indtil videre har ingen af forskerne, der bestemte antallet, været villige til at indrømme nogen større målefejl.
I juli 2019 brugte astronomer en ny teknik til at komme med en ny beregning af Hubble-konstanten. Forskere studerede lyset fra røde kæmpe stjerner, som alle når den samme toplysstyrke i slutningen af deres liv. Dette betyder, at astronomer, som med Cepheiderne, kan se på, hvordan svak rød gigantiske stjerner vises fra Jorden og estimere deres afstand. Den nye værdi sad lige mellem de to gamle - 47.300 km / h pr. Million lysår (69.8 km / s / Mpc) - alligevel har forskere ikke erklæret sejr endnu.
"Vi ønskede at lave en bindebånd," fortalte Barry Madore, en astronom ved University of Chicago og et medlem af teamet, der foretog den seneste måling, til Live Science. "Men det sagde ikke, at denne side eller den side er rigtig. Den sagde, at der var meget mere hældning, end alle troede før."
Debatten fortsætter. Nogle har antydet, at Laser Interferometer Gravitations-Wave Observatory (LIGO), der ser på krusninger i stoffet i rumtid, der er lavet af fjerne neutronstjerner, der styrter ind i hinanden, muligvis giver et andet uafhængigt datapunkt. Andre ser på gravitationslinse, som opstår, når ekstremt massive genstande bøjes og fordrejes rumtid som et forstørrelsesglas, hvilket giver et kig på enheder endnu længere væk for at rydde uoverensstemmelsen. Men i øjeblikket er ingen helt sikker på, hvor og hvornår det endelige svar om Hubble-konstanten vises.
