확장 된 우주 논쟁에서 계속되는 ‘허블 긴장’- ‘결국 갈등이 없을 수도있다’

적색 거성 인 Camelopardalis는 핵 주위의 헬륨 층이 융합되기 시작하면 가스 껍질을 방출합니다. 이러한 사건은 과학자들이 우주가 얼마나 빨리 팽창하는지 계산하는 데 도움이됩니다. 출처 : European Space Agency / NASA

시카고 대학 천문학 자의 새로운 분석은 진행중인 “허블 긴장”에서 표준 모델과 일치하게되었습니다.

우리 우주는 팽창하고 있지만 그 팽창이 얼마나 빨리 일어나고 있는지 측정하는 우리의 주된 방법은 다른 답을 내놓았습니다. 지난 10 년 동안 천체 물리학 자들은 점차 두 개의 진영으로 나뉘 었습니다.

오류로 인해 불일치가 발생하는 것으로 밝혀지면 우주 작동 방식에 대한 기본 모델을 확인할 수 있습니다. 또 다른 가능성은 스레드를 끌어 당겼을 때이를 다시 연결하기 위해 새로운 누락 된 기본 물리학이 필요함을 나타내는 스레드를 소개합니다. 수년 동안 망원경의 새로운 증거가 각각 논쟁을 앞뒤로 흔들어 소위 “허블 긴장”을 일으켰습니다.

유명한 천문학 자이자 시카고 대학의 천문학 및 천체 물리학 교수 인 John과 Marion Sullivan 인 Wendy Friedman은 우주의 팽창률에 대한 몇 가지 원래 측정을 수행하여 허블 상수의 값을 높였습니다. 그러나 새로운 리뷰 논문에서 천체 물리학 저널 مجلة, Friedman은 가장 최근 관찰에 대한 개요를 제공합니다. 그녀의 결론 : 최근 관찰이 그 차이를 메우기 시작했습니다.

이것은 결국 충돌이 없을 수 있으며 우주의 표준 모델은 많은 수정이 필요하지 않음을 의미합니다.

우주가 팽창하는 속도를 UChicago alum Edwin Hubble, SB 1910, PhD 1917이라고하는 Hubble 상수라고하며, 이는 1929 년에 우주의 팽창을 발견 한 것으로 간주됩니다. 과학자들은이 속도를 정확하게 결정하기를 원합니다. 우주의 나이와 시간이 지남에 따라 어떻게 진화했는지와 관련이 있습니다.

두 가지 주요 측정 방법의 결과가 다르기 시작한 지난 10 년 동안 주요 주름이 나타났습니다. 그러나 과학자들은 여전히 ​​불일치의 중요성에 대해 토론하고 있습니다.

허블 상수를 측정하는 한 가지 방법은 우주 마이크로파 배경이라고하는 빅뱅에서 남은 매우 희미한 빛을 보는 것입니다. 이것은 UChicago가 이끄는 남극 망원경과 같은 시설을 사용하여 우주와 지구에서 수행되었습니다. 과학자들은 이러한 관측을 초기 우주의 “표준 모델”에 입력하고이를 제 시간에 실행하여 오늘날 허블 상수가 어떤 모습이어야하는지 예측할 수 있습니다. 그들은 메가 파섹 당 초당 67.4km의 답을 얻습니다.

다른 방법은 근처 우주에있는 별과 은하를보고 그 거리와 그들이 우리에게서 얼마나 빨리 멀어지고 있는지 측정하는 것입니다. Friedman은 수십 년 동안이 방법의 선도적 인 전문가였습니다. 2001 년에 그녀의 팀은 허블 우주 망원경을 사용하여 Cepheids라고하는 별을 이미지화하는 가장 놀라운 측정 중 하나를 수행했습니다. 그들이 발견 한 값은 72였습니다. Friedman은 이후 몇 년 동안 계속해서 세 페이드를 측정하여 매번 더 많은 망원경 데이터를 검토했습니다. 그러나 2019 년에 그녀와 동료들은 적색 거성이라는 별을 사용하는 완전히 다른 방법을 기반으로 한 답변을 발표했습니다. 아이디어는 독립적 인 방식으로 세 페이드를 확인하는 것이 었습니다.

적색 거성은 빠르게 사라지기 전에 항상 동일한 최고 밝기에 도달하는 매우 크고 빛나는 별입니다. 과학자들이 적색 거성의 실제 또는 본질적인 피크 밝기를 정확하게 측정 할 수 있다면, 방정식의 필수 요소이지만 까다로운 부분 인 호스트 은하까지의 거리를 측정 할 수 있습니다. 주요 질문은 이러한 측정이 얼마나 정확한지입니다.

2019 년이 계산의 첫 번째 버전은 적색 거성의 광도를 보정하기 위해 매우 가까운 은하 하나를 사용했습니다. 지난 2 년 동안 Friedman과 그녀의 공동 연구자들은 여러 은하와 별 그룹에 대한 수치를 조사했습니다. “이제 적색 거성의 광도를 보정하는 4 가지 독립적 인 방법이 있으며 서로 1 %에 동의합니다.”라고 Friedman은 말했습니다. “이것은 이것이 거리를 측정하는 정말 좋은 방법이라는 것을 말해줍니다.”

Friedman은“Cepheids와 Red Giants 모두를주의 깊게 살펴보고 싶었습니다. 그들의 강점과 약점을 잘 알고 있습니다.”라고 Friedman은 말했습니다.“지역의 차이점을 설명하기 위해 새로운 기본 물리학이 필요하지 않다는 결론에 도달했습니다. 그리고 먼 비율의 확장. 새로운 적색 거성에 대한 데이터는 일관된 것 같습니다.”

닻 은하에서 적색 거성 별을 측정해온 시카고 대학 대학원생 Taylor Hoyt는 “우리는 계속해서 다양한 방법으로 적색 거성 하위 별을 측정하고 테스트하고 있으며 그들은 우리의 기대를 넘어서고있다”고 덧붙였다.

프리드먼 팀이 적색 거성으로부터 얻은 허블 상수 값은 69.8km / s / 백만 세그먼트로 우주 마이크로파 배경 실험에서 얻은 값과 거의 동일합니다. “새로운 물리학이 필요하지 않습니다.”라고 Friedman은 말했습니다.

Cepheid 별을 사용한 계산은 여전히 ​​더 높은 숫자를 제공하지만 Friedman의 분석에 따르면 그 차이는 놀랍지 않을 수 있습니다. “세 페이드 별은 항상 조금 더 시끄럽고 완전히 이해하기에는 조금 더 복잡했습니다. 은하계의 활성 별 형성 지역에있는 어린 별입니다. 즉, 다른 별의 먼지 나 오염과 같은 것들이 제거 될 가능성이 있음을 의미합니다. 당신의 측정의.”그녀는 설명했다.

그녀는 더 나은 데이터로 갈등을 해결할 수 있다고 생각합니다.

내년에 James Webb 우주 망원경이 발사 될 것으로 예상되면 과학자들은 새로운 관측을 수집하기 시작할 것입니다. 프리드먼과 그의 공동 연구자들은 세 페이드 거성과 적색 거성 모두를 더 많이 측정하는 주요 프로그램을 위해 망원경으로 이미 시간을 가졌습니다. “Webb은 우리에게 더 높은 감도와 정확성을 제공 할 것이며 곧 데이터가 정말 좋아질 것입니다.”라고 그녀는 말했습니다.

하지만 그동안 그녀는 기존 데이터를 자세히 살펴보고 싶었고 많은 사람들이 실제로 동의했다는 사실을 발견했습니다.

“그것이 과학이가는 방식”이라고 Friedman은 말했다. “당신은 타이어에 공기가 빠지는 지 확인하기 위해 차고, 지금까지는 펑크가 나지 않았습니다.”

본질적인 비 호환성을 선호하는 일부 학자들은 실망 할 수 있습니다. 그러나 프리드먼에게는 두 가지 대답 모두 흥미 롭습니다.

“여전히 새로운 물리학을위한 여지가 있지만, 새로운 물리학을위한 여지가 없더라도 우리의 표준 모델이 근본적으로 정확하다는 것을 보여줄 것이며, 이는 또한 내려야 할 심오한 결론이기도합니다.”라고 그녀는 말했습니다. “여기 과학에 대한 흥미로운 점이 있습니다. 우리는 답을 미리 알지 못합니다. 우리는 앞으로 나아갈 때 배웁니다.이 분야에 참여하는 것은 정말 흥미로운시기입니다.”

참조 : Wendy Friedman, 2021 년 6 월 30 일,“허블 상수의 측정 : 관점에서의 긴장” 천체 물리학 저널 مجلة.