Schlechte Astronomie, Wie schnell das Universum expandiert? Die Antwort hängt davon ab, wie Sie es Messen, und dass s ein problem

Neue Beobachtungen mit Hubble-Weltraumteleskop zeigen, dass das Universum expandiert schneller, als es Tat, als das Universum noch jung war, mehr als erklärt, indem die Existenz der dunklen Energie, und die Astronomen nicht wissen, (noch!) warum dies geschieht.
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Das Universum dehnt sich aus.

Wow, ich Liebe noch zu schreiben, dass nach unten. Es ist so eine wundervolle, kompakte, einfache Erklärung, hat aber Implikationen, die so tiefgründig kann es Jahrzehnte dauern, bis wir Sie alle zu verstehen. Und wir haben gewusst, dass es um wahr zu sein, bereits seit einem Jahrhundert.

Aber es ist wahr. Wir haben eine Menge von unabhängigen Linien der Beweise dafür, dass es so ist. Dies bedeutet, dass das Universum in der Vergangenheit kleiner, und wenn man läuft die Uhr rückwärts über 13,8 Milliarden Jahren, Sie finden, dass alles im Kosmos war, drückte in einem einzigen, unglaublich heißen und dichten Punkt. Führen Sie die Uhr wieder nach vorne, und Sie erhalten die ersten Momente des Universums: der Urknall.

Eine sehr wichtige Frage, die sich stellt ist natürlich: Wie schnell das Universum expandiert? Es stellt sich heraus, dass weiter entfernte Objekte von uns Weg bewegen schneller, so verwenden wir eine ungerade Einheit zu beschreiben, die expansion: eine Geschwindigkeit pro Abstand. Die doppelte Distanz und die Geschwindigkeit eines Objekts zurücktritt und Doppelzimmer sowie.

Diese Zahl in der Astronomie hat einen Namen: die Hubble-Konstante. Edwin Hubble versucht, zu berechnen, es zurück in den frühen 20th Jahrhundert, und wir waren in der Lage, es zu verfeinern, seitdem eine ganze Menge. Es ist rund 70 Kilometer pro Sekunde pro megaparsec (ein megaparsec oder Mpc, ist eine million parsec oder 3.26 Millionen Lichtjahre; zum Vergleich ist die Andromeda-Galaxie ist knapp 1 Mpc von uns entfernt). Also, in einem frei expandierenden Universums, ein Objekt 1 Mpc entfernt Weg von zu Sie bei 70 km/sec. Ein Objekt 10 Mpc entfernten Weg läuft bei 700 km/Sek, und so weiter.

Seltsam, oder? Aber hier ist, wo die Dinge wirklich seltsam. Es gibt eine Reihe von verschiedenen Möglichkeiten zur Messung der Hubble-Konstante. Man ist so lokal, durch das betrachten von nahen Galaxien, Messen beide Ihre Entfernungen und Ihre Geschwindigkeiten. Wir haben viele Möglichkeiten, um zu Messen (welche ich in ein bisschen mehr in ein moment). Wenn Sie dies tun, erhalten Sie eine Hubble-Konstanten von 73 km/sec/Mpc.

Ein anderer Weg ist der Blick auf die frühen Universum, die Dinge sehr weit Weg. Rund 375 000 Jahre nach dem Universum entstanden, es musste erweitert genug, um transparent werden. Es war immer noch heiß, und jetzt, heute, sehen wir, dass die übrig gebliebene Wärme durchdringt den gesamten Himmel. Als sich das Universum weiter ausgedehnt, dass Wärme gekühlt (Sie können auch denken, dass es das Licht aus, der Feuerball wurde rotverschoben als das Universum dehnt sich aus von uns entfernt). Jetzt sehen wir es als eine kontinuierliche glühen von Mikrowellen, die wir überall sehen.

Durch die Untersuchung, die Leuchten sehr sorgfältig, wir können eine Menge lernen über die Bedingungen des Universums damals. Wir können auch die Berechnung der Hubble-Konstante, Weg, zu, und die Zahl, die Sie erhalten, wenn Sie tun, ist in etwa 67 km/s/Mpc.

Um. Warten. Diese beiden zahlen unterschiedlich sind. Das ist ungeschickt.

Das ist es wirklich. Und es kommt noch schlimmer. Alle lokalen Methoden Holen Sie sich die höhere Zahl, und alle Fernen, frühen Universum bekommen die kleinere Zahl. Es ist, als ob das Universum nicht einverstanden mit sich selbst.

Es ist wie der Bau einer Brücke über einen canyon, beginnend an beiden enden, nur haben die zwei nicht in der Mitte treffen. Es erinnert mich ein wenig an M. C. Escher-Zeichnung „Belvedere.“ Es macht keinen Sinn.

M. C. Escher ‚ s legendären „Belvedere“, ein paradoxes Gebäude, wo die Perspektive ist mind-bendingly verzerrt. Credit: M. C. Escher

In der Tat, wenn diese zahlen wurden ermittelt, Sie waren nicht so weit Weg, weil die Unsicherheit der Messungen war sehr hoch. Für eine während wir nicht wissen, die Hubble-Konstante ist bis auf einen Faktor zwei. Aber als die Messungen wurden besser, wir begannen zu sehen, wie Sie abgespalten.

Hier ist, wo die Dinge Spaß: Ein neues Projekt wurde versucht zu vereinheitlichen und die lokale Nummer. Es wurde angeführt von alten Freund und grad student Kollegen Adam Riess (wer war instrumental bei der Suche nach der Universellen expansion beschleunigt — mehr auf , dass in einem sec -, zu — und hat sich ein paar anständige Auszeichnungen). Sie verwendet Hubble-Space-Teleskop zu schauen, eine sehr spezifische Art von star, genannt ein Cepheid. Diese stars erweitern und Vertrag im Laufe der Zeit, und heller und dimmer, wie Sie es tun. Vor einem Jahrhundert wurde entdeckt, dass die Zeit, die Zeit dauert es für Sie zu erhellen und Dimmen, gebunden war, um den Gesamtbetrag der Energie, die Sie verströmen.

Das ist ein Riesenvorteil: Es bedeutet, dass, wenn Sie Messen können, Ihre Zeit, können Sie herausfinden, Ihre Leuchtkraft. Und dann, wenn Sie nur Messen, wie hell Sie erscheinen, finden Sie Ihren Weg! Das ist wichtig, weil wir sehen, Cepheiden in anderen Galaxien, das heißt, Sie geben uns eine Methode zur Bestimmung der Entfernungen zu diesen Galaxien. In der Tat, es war die Hubble-team, die diese verwendet, um zu bestimmen, die Entfernungen zu einigen nahe gelegenen Galaxien, die zurück in den 1920er Jahren.

Riess sah das team bei 7 von Cepheiden in unserer Milchstraße gemessen und nicht nur, wie hell Sie waren, sondern auch Ihre Parallaxe, die scheinbare änderung der position, wie die Erde sich um die Sonne bewegt (für details, darf ich vorschlagen, zu beobachten „Crash-Kurs Astronomie: Strecken“?). Durch Messung dieser Verschiebung über mehrere Jahre, die Sie bekommen können, um sehr genaue Entfernungen für diese Sterne.

Ein weiterer Vorteil ist, dass wir verwenden Hubble zu beobachten, diese Cepheiden in anderen Galaxien, so stellt diese alle Beobachtungen auf einer geraden Basis; es ist schwerer zu bekommen, alles konsistent, wenn du verschiedene Observatorien.

Einer der Cepheiden-Variablen, S Vulpeculae, beobachtet mit Hubble. Seine Entfernung wurde festgestellt, dass 10,124 Lichtjahre von der Erde. Andere markierten Sterne wurden verwendet, Kalibrieren Sie die Messung der Entfernung. Credit: Riess et al.

Also diese neue Arbeit, die in der Lage war, eine Verschärfung der Messung der Entfernung zu diesen Milchstraße Cepheiden, die von etwa 5500 bis zu 12.000 Lichtjahre entfernt. Mit diesen Messungen besser, dann bootstrap die Entfernung zu extragalaktischen Cepheiden, Riess das team feststellt, dass der lokale Wert der Hubble-Konstante ist 73.48 ± 1.66 km/sec/Mpc, eine änderung von etwa 4% aus den alten Wert.

Aber noch wichtiger ist, wirklich, ist, dass Sie gesenkt die Unsicherheit in diesem Wert, D. H. wir denken, dass dieser Wert genauer ist. Das wiederum bedeutet, dass der untere Wert gefunden, der die frühe Universum Messungen wirklich ist anders. Es ist nicht nur, dass unsere Messungen sind wackelig; das Universum wirklich ist, erzählen uns die Dinge waren anders dann. Die Chancen, dass dies durch Zufall oder etwas, das nicht real ist, etwa 1, 4,600. Ich nehme die Wette. Dies ist real.

Was bedeutet das alles? Nun, kurz gesagt, bedeutet es, dass das Universum scheint zu sein, den ausbau schneller jetzt, als es in der Vergangenheit getan hat. Klar, wir wussten das schon: Astronomen entdeckten die Universelle expansion wurde beschleunigt zurück in 1998 (Riess war auf einem von zwei unabhängigen teams, die diesen). Aber diese neuen Ergebnisse scheinen zu zeigen, die Beschleunigung ist sogar noch höher als wir dachten.

Dies ist das Hubble Ultra Deep Field, und fast alles, was Sie sehen es ist eine Ferne Galaxie, Milliarden Lichtjahre entfernt. Credit: NASA, ESA, H. Teplitz und M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI umfassen hauptsächlich), R. Windhorst (Arizona State University) und Z. Levay (STScI umfassen hauptsächlich)

So, was hat dass zu bedeuten??? Das ist eine gute Frage, eine, für die es zu viele mögliche Antworten. Es ist möglich, dass die dunkle Energie, die seltsame Person hinter der Beschleunigung, kann stärker sein als erwartet. Vielleicht wächst mit der Zeit; das ist eine Idee, die wurde geworfen, um für eine Weile. Die Sache ist, wir wissen nur nicht, was zum Teufel die dunkle Energie ist, was es gemacht ist oder wie es sich verhält. Diese neuen Beobachtungen helfen könnte.

Aber es kann noch etwas anderes sein. Dunkle Materie spielt in diesem als auch: eine form von Materie, die wir denken, nicht gut zu spielen mit normaler Materie und Licht, so ist es unmöglich, direkt zu sehen. Es outmasses normale Materie um einen Faktor von 5 in das Universum, und wir wissen, es ist da draußen. Aber, wenn es verhält sich in etwas ungewöhnliche Art und Weise, wie vielleicht die Interaktion mit normaler Materie nur ein wenig, das könnte sich ändern, wie das Universum sich im Laufe der Zeit entwickelt.

Hier ist das Ding: Wir wissen es nicht. Dies ist alles ziemlich neu, und schiebt unsere Ausrüstung und unsere Theorien an Ihre Grenzen. Das ist, warum ist dies noch immer niet-und nagelfest. Denken Sie daran, wir haben nur bekannt, es wurden andere Galaxien für etwa hundert Jahren, und dass die Ausdehnung für die letzten 20. Wir haben gerade erst begonnen, herauszufinden dieses heraus.

Aber mein Lieblings-Teil über all dies ist, wir werden es herausfinden. Das ist, was Menschen tun; das ist, was die Wissenschaft tut. Das Universum ist eine ziemlich verblüffende Platz, und unsere Gehirne sind nicht wirklich entwickelt bequem zu sein, zu grübeln. Aber das ist in der Tat, warum haben wir die Wissenschaft, um uns helfen zu verstehen. Paar, dass mit Mathematik, engineering, und unsere unaufhaltsame, unersättliche Neugier, und sogar der Kosmos selbst, erbringt seine Geheimnisse für uns.

Das Universum dehnt sich jeden Tag schneller, aber so ist unsere Fähigkeit zu grok es. Wir werden aufholen.

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