Raz sme zistili, že vesmír sa rozširuje. Potom bolo ďalším vedeckým krokom určiť rýchlosť alebo rýchlosť tohto rozšírenia. Uplynulo viac ako 80 rokov, ale stále sme sa v tejto otázke nedohodli. Pri pohľade na najväčšie kozmické váhy a štúdiu najstarších signálov - dosvitu Veľkého tresku a korelácií galaxií vo veľkom meradle - sme dostali jedno číslo: 67 km / s / Mpc.
Ale pri pohľade na jednotlivé hviezdy, galaxie, supernovy a ďalšie priame ukazovatele dostávame iné číslo: 74 km / s / Mpc. Neistoty sú veľmi malé: ± 1 k prvému číslu a ± 2 k druhému číslu a existuje štatistická šanca menšia ako 0,1%, že tieto čísla sa budú navzájom porovnávať. Tento rozpor by sa mal vyriešiť už dávno, ale pretrvával už od prvého objavenia expanzie vesmíru.
V roku 1923 Edwin Hubble použil najväčší ďalekohľad na svete na hľadanie nových hviezd v iných galaxiách. Pravdepodobne by nebolo užitočné hovoriť „galaxie“, pretože vtedy si ľudstvo nebolo isté o nebeských špirálach. Pri štúdiu najväčších z nich - M31, teraz známych ako hmlovina Andromeda - uvidel prvý, potom druhý a tretí nový. Štvrtý sa však objavil na rovnakom mieste ako prvý, a to nebolo možné, pretože nové sa nabili storočia alebo viac. Jeho nový sa objavil za menej ako týždeň. Hubble prečiarkol prvé písmeno „N“, ktoré napísal a prepísal „VAR!“. Uvedomil si, že to bola premenlivá hviezda, a od tej doby existovala fyzika premenných hviezd. HST dokázal vypočítať vzdialenosť od Andromedy. Ukázal, že to bolo presne mimo Mliečnej dráhy a je to zjavne galaxia. Bolo to najlepšie pozorovanie jednej hviezdy v histórii astronómie.
Pôvodný album Edwina Hubbla odhaľujúci premenlivú povahu hviezdy v Andromede
Hubble pokračoval vo svojej práci pozorovaním premenlivých hviezd v mnohých špirálovitých galaxiách. Spolu so svojimi posunutými spektrálnymi čiarami si začal uvedomovať, že čím ďalej je galaxia, tým rýchlejšie sa od nás pohybuje. Nielen, že objavil tento zákon - známy ako Hubbleov zákon - bol prvým, ktorý meral mieru expanzie: Hubbleov parameter. Počet, ktorý dostal, bol však veľký. Veľmi veľký. Tak veľký, že keby to bola pravda, znamenalo by to, že Veľký tresk sa stal len pred dvoma miliardami rokov. Zrejme by tomu nikto neveril, pretože máme geologické dôkazy o tom, že samotná Zem má viac ako štyri miliardy rokov.
Zložený obraz západnej pologule Zeme staršej ako 4 miliardy rokov
Propagačné video:
V roku 1943 astronóm Walter Baade pozorne pozoroval premenlivé hviezdy mimo Mliečnej dráhy a všimol si niečo neuveriteľne dôležité: nie všetky variabilné Cefeidy - typ, ktorý Hubble použil na určenie expanzie vesmíru - sa správajú rovnako. Namiesto toho existovali dve rôzne triedy. A zrazu sa ukázalo, že Hubbleova konštanta nebola vôbec tak veľká, ako sa rozhodol Hubble.
Merania premenných hviezd Walterom Baadom v Andromede boli najdôležitejším dôkazom existencie dvoch samostatných populácií Cefeidov a umožnili redukciu Hubbleovho parametra na významnejšiu hodnotu.
Namiesto toho sa vesmír rozširoval pomalšie, čo znamená, že trvalo dlhšie, kým dosiahol svoj súčasný stav. Prvýkrát vesmír prekonal Zem vo veku, a to bolo dobré znamenie. Postupom času sa ďalšie vylepšenia zvyšovali a Hubbleov exponent postupne klesal, zatiaľ čo vek vesmíru sa neustále zvyšoval. Nakoniec, vek najstarších hviezd klesol s vekom vesmíru.
Ako sa odhady parametra Hubble v priebehu času menili
Príbeh tam nekončí. Viete, prečo bol Hubbleov vesmírny teleskop takto pomenovaný? Nie preto, že bol pomenovaný po Edwinovi Hubbleovi, ktorý zistil, že vesmír sa rozširuje. Skôr preto, že jeho hlavnou úlohou bolo merať Hubbleov parameter alebo rýchlosť, akou sa vesmír rozširuje. Pred spustením ďalekohľadu v roku 1990 existovali dva tábory obhajujúce úplne odlišné vesmíry: jeden vedený Allanom Sandageom a vesmír s rýchlosťou expanzie 50 km / s / Mpc a vek 16 miliárd rokov; druhý je pod vedením Gerarda de Vaucouleur a vesmír s rýchlosťou expanzie 100 km / s / Mpc a vek pod 10 miliárd rokov. Tieto dva tábory boli presvedčené, že nepriateľské tábory sa vo svojich meraniach systematicky dopúšťajú chýb a že neexistuje stredná zem. Hlavným vedeckým cieľom Hubbleovho vesmírneho teleskopu bolo zmerať mieru expanzie raz a navždy.
A dosiahol to. Konečným výsledkom projektu bolo 72 ± 8 km / s / Mpc. Dnes existuje ešte menej chýb alebo nepresností, rovnako ako napätie medzi týmito dvoma metódami. Ak sa pozriete na vesmír na najväčších mierkach, výkyvoch kozmického mikrovlnného pozadia a akustických osciláciách baryónov v zhlukoch galaxií, získate menšie číslo: 67 km / s / Mpc. Toto nie je najpriaznivejší výsledok, ale vyššie hodnoty sú celkom možné.
Ak sa pozriete na priame merania jednotlivých hviezd v našej galaxii a potom na rovnaké triedy hviezd v iných galaxiách, a potom na supernovy za nimi, získate vyššiu hodnotu: 74 km / s / Mpc. Systematická chyba v meraní blízkych hviezd, dokonca aj chyba niekoľkých percent, by však mohla toto číslo výrazne znížiť aj na najnižšiu navrhovanú hodnotu. Keď misia ESA Gaia pokračuje v meraní paralaxy s bezprecedentnou presnosťou jednej miliardy hviezd v našej galaxii, toto napätie sa môže samo vyriešiť.
Dnes poznáme mieru expanzie Hubbleovho kameňa celkom presne a zdá sa, že dva rôzne spôsoby jeho extrahovania poskytujú protichodné hodnoty. V súčasnosti prebieha veľa rôznych dimenzií, pričom každý tábor sa snaží dokázať svoj prípad a nájsť chyby druhého. A ak nás história niečo naučila, môžeme povedať, že po prvé, keď sa tento problém vyrieši, dozvieme sa niečo nové a zaujímavé o povahe nášho vesmíru, a po druhé, tento spor o miere expanzie nebude jednoznačne posledný.
ILYA KHEL