Κοσμολογία: Μια μέτρηση της σταθεράς του Hubble με αξιοποίηση της βαρυτικής εστίασης

Το 1929 ο Edwin Hubble επιβεβαίωσε ότι οι γαλαξίες απομακρύνονται από εμάς με ταχύτητα ανάλογη της απόστασής τους v = H(0) d. Αργότερα στα μέσα της δεκαετίας του 1990, η τιμή της σταθεράς αναλογίας H(0), η σταθερά Hubble, ήταν γνωστή μόνο κάπου μεταξύ 50 και 90 Km/s ανά Mpc (megaparsec). Με τη βοήθεια παρατηρητηρίων με βάση στο διάστημα, η H(0) μπορεί τώρα να προσδιοριστεί με ακρίβεια περίπου 1%. Η τιμή που ελήφθη από λεπτομερή χάρτη της Κοσμικής Μικροκυματικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου (CMB) είναι 66,93 ± 0,62 km/s/Mpc. Όμως αυτός ο προσδιορισμός είναι σε διαφωνία με την τιμή των 73,24 ± 1,74 km/s/Mpc που παράγεται από τα «πρότυπα κηρία» (μεταβλητοί Κηφείδες και υπερκαινοφανείς τύπου Ia, των οποίων οι φωτεινότητες είναι γνωστές).

Τώρα η συνεργασία H0LiCOW (H0 Lenses in COSMOGRAIL’s Wellspring) παρουσίασε μια συγκριτικά με ακρίβεια μέτρηση βασισμένη στις παρατηρήσεις της τριών βαρυτικά εστιασμένων συστημάτων κβάζαρ. Το αποτέλεσμα της H0LiCOW, H0 = 71,9 + 2,4 − 3,0 km/s/Mpc, συμφωνεί με τον προσδιορισμό με τα «πρότυπα κηρία», αλλά είναι περίπου 2 τυπικές αποκλίσεις μακριά από την τιμή που υπολογίζεται από την CMB.

Όταν το φως, ταξιδεύοντας από ένα κβάζαρ προς τη Γη, περνάει από ένα επαρκώς μεγάλο γαλαξία, ο γαλαξίας μπορεί να δράσει ως φακός που κάμπτει το φως του κβάζαρ. Ως αποτέλεσμα, οι αστρονόμοι στη Γη βλέπουν πολλαπλές εικόνες του κβάζαρ (εικόνα). Μερικές φορές η λαμπρότητα του κβάζαρ τρεμοπαίζει και αυτές οι διακυμάνσεις στην πηγή παρατηρούνται επίσης στα είδωλα του φακού. Όμως, καθώς κάθε είδωλο αντιστοιχεί σε ένα ελαφρώς διαφορετικό μήκος διαδρομής από το κβάζαρ στο τηλεσκόπιο, το τρεμόπαιγμα εμφανίζεται σε ελαφρά διαφορετικούς χρόνους για κάθε εικόνα. Η ομάδα H0LiCOW προσεκτικά μέτρησε αυτές τις χρονικές καθυστερήσεις, οι οποίες είναι αντιστρόφως ανάλογες με την H(0).

Ο προσδιορισμός της σταθεράς Hubble από την CMB υποθέτει, ανάμεσα σε άλλα πράγματα, ότι το σύμπαν είναι επίπεδο και ότι η σκοτεινή ενέργεια χαρακτηρίζεται από τη κοσμολογική σταθερά του Einstein. Αν οι αντικρουόμενες τιμές που υποστηρίζονται από τα «πρότυπα κηρία» και τα εστιασμένα κβάζαρ δεν αλλάξουν, κάποιες από τις υποθέσεις του τωρινού καθιερωμένου προτύπου της κοσμολογίας ίσως χρειάζεται να αναθεωρηθούν.

Πηγή: Physics Today

Περισσότερα στις δημοσιεύσεις: (H0LiCOW). Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume 465, Issue 4 March 2017