גרף זה ממחיש את הקשר בין תקופת Cepheid-luminosity, בו מדענים משתמשים כדי לחשב את הגודל, הגיל וקצב ההתפשטות של היקום. קרדיט: נאס"א / JPL-Caltech / Carnegie
כמה מהר היקום שלנו מתרחב? במהלך העשורים היו הערכות שונות ששימשו ודיונים סוערים על אותם קירובים, אולם כעת נתונים מטלסקופ החלל שפיצר סיפקו את המדידה המדויקת ביותר עד כה לקבוע קבוע האבל, או לשיעור התפשטות היקום שלנו. התוצאה? היקום הולך וגדל קצת יותר מהר ממה שחשבו בעבר.
הערך המעודן החדש של קבוע האבל הוא 74.3 פלוס מינוס 2.1 קמ"ש לשנייה לכל מגה-פארק.
ההערכה הקודמת ביותר הגיעה ממחקר מטלסקופ החלל האבל, על 74.2 פלוס מינוס 3.6 קמ"ש לשנייה למגה-מגה פיקסל. מגה-פיקסל הוא בערך 3 מיליון שנות אור.
כדי לבצע את המדידות החדשות, מדעני שפיצר הסתכלו על כוכבים פועמים המכונים כוכבים משתנים מנופחים, וניצלו את היכולת לראותם באור אינפרא אדום ארוך אורך גל. בנוסף, הממצאים שולבו עם נתונים שפורסמו בעבר מ- Wilkinson Microbe Anisotropy Probe (WMAP) בנושא אנרגיה כהה. הקביעה החדשה מורידה את חוסר הוודאות ל -3 אחוזים, זינוק ענק ברמת הדיוק למדידות קוסמולוגיות, כך אומרים מדענים.
WMAP השיגה מדידה עצמאית של אנרגיה אפלה, שנחשבת כמי שמנצחת בקרב נגד כוח הכבידה, ומפרקת את מרקם היקום. מחקרים שהתבססו על תאוצה זו הביאו לחוקרים את פרס נובל לפיזיקה לשנת 2011.
קבוע האבל נקרא על שם האסטרונום אדווין פ. האבל, שהדהים את העולם בשנות העשרים באישורו שהיקום שלנו מתרחב מאז שהתפוצץ להיות לפני 13.7 מיליארד שנה. בסוף שנות התשעים גילו אסטרונומים שההתרחבות מאיצה או מזרזת עם הזמן. קביעת קצב ההתרחבות היא קריטית להבנת גיל וגודל היקום.
"זו חידה ענקית", אמר המחבר הראשי של המחקר החדש, וונדי פרידמן מהמצפים של מכון קרנגי למדע בפסדינה. "מרגש שהצלחנו להשתמש בספיצר כדי להתמודד עם בעיות מהותיות בקוסמולוגיה: הקצב המדויק שבו היקום מתרחב בזמן הנוכחי, כמו גם מדידת כמות האנרגיה האפלה ביקום מזווית אחרת." פרידמן הוביל את המחקר פורץ הדרך בטלסקופ החלל האבל שקודם לכן מדד את קבוע האבל.
גלן ווהלגרן, מדען התוכנית שפיצר במטה נאס"א בוושינגטון, אמר כי השקפותיהם הטובות יותר של הצפידים מאפשרות לשפר את שיפור המדידות בעבר בקבוע האבל.
"הכוכבים הפועמים הללו הם פעימות חיוניות במה שאסטרונומים מכנים את סולם המרחק הקוסמי: מערכת עצמים עם מרחקים ידועים, בשילוב המהירויות בהן החפצים מתרחקים מאיתנו, חושפים את קצב ההתפשטות של היקום," אמר ווהלגרן.
Cepheids הם חשובים מכדי לחישובים מכיוון שניתן למדוד בקלות את מרחקיהם מכדור הארץ. בשנת 1908 גילה הנרייטה לאוויט את דופק הכוכבים הללו בקצב הקשור ישירות לבהירותם המהותית.
כדי לדמיין מדוע זה חשוב, דמיין מישהו שמתרחק ממך תוך שהוא נושא נר. ככל שהנר נמשך, כך היה מתעמעם. בהירותו לכאורה הייתה חושפת את המרחק. אותו עיקרון תקף לגבי קפידים, נרות סטנדרטיים בקוסמוס שלנו. על ידי מדידת כמה הם נראים בהירים בשמיים, והשוואה זו לבהירות הידועה שלהם כאילו היו מקרוב, אסטרונומים יכולים לחשב את מרחקם מכדור הארץ.
שפיצר צפה ב -10 ספיגות בגלקסיית שביל החלב שלנו ו -80 בגלקסיה סמוכה שכנה בשם הענן המגלני הגדול. מבלי שהאבק הקוסמי חוסם את השקפתם, צוות המחקר שפיצר הצליח להשיג מדידות מדויקות יותר של בהירותם לכאורה של הכוכבים, וכך גם מרחקיהם. נתונים אלה פתחו דרך להערכה חדשה ומשופרת של קצב ההתפשטות של היקום שלנו.
"לפני קצת יותר מעשור, השימוש במילים 'דיוק' ו'קוסמולוגיה 'באותו משפט לא היה אפשרי, וגודל היקום לא היה ידוע כטוב יותר מגורם של שניים", אמר פרידמן. "עכשיו מדובר על דיוק של אחוזים בודדים. זה די יוצא דופן. "
"שפיצר עושה שוב מדע מעבר למה שהוא תוכנן לעשות", אמר מדען הפרויקט, מייקל ורנר, במעבדת ההנעה של Jet של נאס"א. ורנר עבד במשימה מאז שלב הרעיון המוקדם שלה לפני יותר משלושים שנה. "ראשית, שפיצר הפתיע אותנו ביכולתו החלוצית ללמוד אטמוספריות של אקס-פלנט," אמר ורנר, "וכעת, בשנים המאוחרות של המשימה, זה הפך לכלי קוסמולוגיה חשוב."
המחקר מופיע בכתב העת Astrophysical.
נייר על arXiv: כיול אמצע-אינפרא אדום של קבוע האבל
מקור: JPL
