השם "אנרגיה אפלה" הוא רק מציין מקום לכוח - אשר יהיה - הגורם ליקום להתרחב. תצפיות חדשות על כמה כוכבי משתנה Cepheid על ידי טלסקופ החלל האבל, שידדו את מדידת קצב ההתרחבות הנוכחי של היקום לדיוק שבו הטעות קטנה מחמישה אחוזים. הערך החדש לקצב ההתרחבות, המכונה קבוע האבל, או H0 (על שם אדווין האבל שנמדד לראשונה את התפשטות היקום לפני כמעט מאה שנה), הוא 74.2 קמ"ש לשנייה למגה-פארק (שולי שגיאה של ± 3.6). התוצאות מסכימות מקרוב למדידה קודמת שנאספה מהאבל של 72 ± 8 קמ"ש / מגה-פרק, אך כעת הן מדויקות יותר מפי שניים.
מדידת האבל, שנערכה על ידי צוות SHOES (Supernova H0 למשוואת מדינה) והובלה על ידי אדם רייס, מהמכון למדעי טלסקופ החלל ואוניברסיטת ג'ונס הופקינס, משתמש במספר חידודים בכדי לייעל ולחזק את הבנייה של קוסמי. "סולם מרחק", באורך של מיליארד שנות אור, שאסטרונומים משתמשים בו כדי לקבוע את קצב ההתפשטות של היקום.
תצפיות של האבל על משתני הצפידה פועם בסמן קילומטר קוסמי סמוך, הגלקסיה NGC 4258, ובגלקסיות המארחות של סופרנובות אחרונות, קושרות ישירות את אינדיקטורי המרחק הללו. השימוש ב- Hubble כדי לגשר על מעקות אלה בסולם ביטל את השגיאות השיטתיות המובאות כמעט בלתי נמנע על ידי השוואת מדידות מטלסקופים שונים.
רייס מסביר את הטכניקה החדשה: "זה כמו למדוד מבנה עם קלטת ארוכה במקום להזיז מקל חצר מקצה לקצה. אתם נמנעים מלהרכיב את השגיאות הקטנות שאתם מבצעים בכל פעם שאתם מעבירים את הקנה מידה. ככל שהבניין גבוה יותר, כך הטעות גדולה יותר. "
לוקאס מאקרי, פרופסור לפיזיקה ואסטרונומיה ב- Texas A&M, ותורם משמעותי לתוצאות, אמר, "קפידים הם עמוד השדרה של סולם המרחק מכיוון שתקופות הפעימה שלהם, שנצפות בקלות, מתואמות ישירות עם הזוהר שלהם. עידון נוסף בסולם שלנו הוא העובדה כי צפינו בספידים בחלקים האינפרא אדום הקרוב של הספקטרום האלקטרומגנטי בו הכוכבים המשתנים הללו הם אינדיקטורי מרחק טובים יותר מאשר באורך גל אופטי. "
הערך החדש והמדויק יותר הזה של קבוע האבל שימש לבדיקה והגבלה של תכונות האנרגיה האפלה, צורת האנרגיה המייצרת כוח דוחה בחלל, הגורם להאצת קצב ההתפשטות של היקום.
על ידי סוגריים של תולדות ההתפשטות של היקום בין ימינו וכאשר היקום היה בן כ -380,000 שנה בלבד, האסטרונומים הצליחו להציב גבולות באופי האנרגיה האפלה הגורמת להתרחבות ההתפשטות. (המדידה ליקום הקדום הרחוק נגזרת מתנודות ברקע המיקרוגל הקוסמי, כפי שנפתחה על ידי נוב"א Wilkinson Microtys anisotropy Probe, WMAP, בשנת 2003.)
התוצאה שלהם עולה בקנה אחד עם הפרשנות הפשוטה ביותר של אנרגיה אפלה: שהיא שקולה מבחינה מתמטית לקבוע הקוסמולוגי ההשערתי של אלברט איינשטיין, שהוצג לפני מאה שנה כדי לדחוף את מרקם החלל ולמנוע את היקום להתמוטט תחת משיכת הכובד. (אינשטיין, עם זאת, הסיר את הקבוע ברגע שהתגלה התפשטות היקום על ידי אדווין האבל.)
"אם תכניס לארגז את כל הדרכים שהאנרגיה האפלה עשויה להיות שונה מהקבוע הקוסמולוגי, התיבה הזו תהיה כעת קטנה פי שלוש", אומר ריס. "זו התקדמות, אבל עדיין יש לנו דרך ארוכה כדי לקבוע את טיב האנרגיה האפלה."
אף על פי שהקבוע הקוסמולוגי הוגה לפני זמן רב, עדויות תצפיתיות לאנרגיה אפלה לא הגיעו לפני 11 שנים, כאשר שני מחקרים, האחד בראשות רייס ובריאן שמידט ממצפה הכוכבים מאונט סטרומלו, והשני על ידי סול פרלמוטר מלורנס ברקלי המעבדה הלאומית, גילתה אנרגיה אפלה באופן עצמאי, בין השאר בתצפיות של האבל. מאז אסטרונומים רודפים אחר תצפיות כדי לאפיין טוב יותר את האנרגיה האפלה.
הגישה של רייס לצמצום ההסברים האלטרנטיביים לאנרגיה אפלה - בין אם מדובר בקבוע קוסמולוגי סטטי או בשדה דינאמי (כמו הכוח הדוחה שהניע את האינפלציה אחרי המפץ הגדול) - היא לשכלל עוד יותר את המדידות של היסטוריית ההתפשטות של היקום.
לפני השקת האבל בשנת 1990, ההערכות של קבוע האבל השתנו בגורם של שניים. בסוף שנות התשעים פרויקט המפתח של טלסקופ החלל האבל בסולם המרחב הקיצוני זיקק את ערך קבוע האבל לשגיאה של כעשרה אחוזים בלבד. זה הושג על ידי התבוננות במשתני Cepheid באורך גל אופטי למרחקים גדולים יותר ממה שהושג בעבר והשוואה בין אלה למדידות דומות מטלסקופים מבוססי קרקע.
צוות SHOES השתמש במצלמת האינפרא אדום הקרובה של האבל וספקטרומטר רב-עצמים (NICMOS) ובמצלמה Advanced for Surveys (ACS) בכדי לצפות ב -240 כוכבים משתנים של קפיד על פני שבע גלקסיות. אחת מהגלקסיות הללו הייתה NGC 4258, שמרחקה נקבע בצורה מדויקת מאוד באמצעות תצפיות עם טלסקופים רדיו. שש הגלקסיות האחרות אירחו לאחרונה סופרנובות מסוג Ia המהוות אינדיקטורי מרחק אמינים למדידות רחוקות יותר ביקום. סופרנובות מסוג Ia מתפוצצות כמעט באותה כמות אנרגיה ולכן הן בעלות אותה בהירות מהותית כמעט.
על ידי התבוננות בספאידים בעלי תכונות דומות מאוד באורכי גל כמעט-אינפרא אדום בכל שבע הגלקסיות, ושימוש באותה טלסקופ ומכשיר זה, הצליח הצוות לכייל באופן מדויק יותר את בהירות הסופרנובות. עם יכולותיו העוצמתיות של האבל הצוות הצליח לעקוף כמה מהמתלים המעורערים ביותר בסולם המרחק הקודם הכרוכים באי וודאות בהתנהגותם של קפידים.
רייס בסופו של דבר היה רוצה לראות את קבוע האבל מעודן לערך עם שגיאה של לא יותר מאחוז, לשים אילוצים הדוקים עוד יותר על פתרונות לאנרגיה אפלה.
מקור: המכון למדע טלסקופ החלל
