Nesten hver eneste astronomiske måling avhenger av Hubble-konstanten, et tall som beregner utvidelsen av universet. Dette bekrefter at universet fremdeles er mellom 12 og 14 milliarder år gammelt.
Et kritisk viktig tall som spesifiserer utvidelsesgraden til universet, den såkalte Hubble-konstanten, er blitt uavhengig bestemt ved å bruke NASAs Chandra X-ray Observatory. Denne nye verdien samsvarer med nylige målinger ved bruk av andre metoder og utvider deres gyldighet til større avstander, og lar astronomer dermed undersøke tidligere epoker i universets utvikling.
"Årsaken til at dette resultatet er så betydelig, er at vi trenger Hubble-konstanten for å fortelle oss størrelsen på universet, dets alder og hvor mye materie det inneholder," sa Max Bonamente fra NASAs Marshall Space Flight Center (MSFC) i Huntsville, Ala., Hovedforfatter på papiret som beskriver resultatene. "Astronomer trenger absolutt å stole på dette tallet fordi vi bruker det til utallige beregninger."
Hubble-konstanten beregnes ved å måle hastigheten som gjenstandene beveger seg bort fra oss og dele på avstanden. De fleste av de tidligere forsøkene på å bestemme Hubble-konstanten har involvert bruk av en flertrinns, eller avstandsstige, tilnærming der avstanden til nærliggende galakser brukes som grunnlag for å bestemme større avstander.
Den vanligste tilnærmingen har vært å bruke en godt studert type pulserende stjerne kjent som en Cepheid-variabel, sammen med fjernere supernovaer for å spore avstander over hele universet. Forskere som brukte denne metoden og observasjoner fra Hubble-romteleskopet, var i stand til å måle Hubble-konstanten til innenfor 10%. Imidlertid ville bare uavhengige kontroller gi dem tilliten de ønsket, med tanke på at mye av vår forståelse av universet henger i balansen.
Ved å kombinere røntgendata fra Chandra med radioobservasjoner av galakse klynger, bestemte teamet avstandene til 38 galakse klynger fra 1,4 milliarder til 9,3 milliarder lysår fra Jorden. Disse resultatene er ikke avhengige av den tradisjonelle distansestigen. Bonamente og hans kolleger synes at Hubble-konstanten er 77 kilometer per sekund per megaparsek (en megaparsek tilsvarer 3,26 millioner lysår), med en usikkerhet på rundt 15%.
Dette resultatet stemmer overens med verdiene som er bestemt ved bruk av andre teknikker. Hubble-konstanten var tidligere funnet å være 72, gi eller ta 8 kilometer per sekund per kiloparsek, basert på Hubble-romteleskopobservasjoner. Det nye Chandra-resultatet er viktig fordi det gir den uavhengige bekreftelsen på at forskere har søkt og fikset universets alder mellom 12 og 14 milliarder år.
"Disse nye resultatene er helt uavhengige av alle tidligere metoder for å måle Hubble-konstanten," sa teammedlem Marshall Joy også fra MSFC.
Astronomene brukte et fenomen kjent som Sunyaev-Zeldovich-effekten, der fotoner i den kosmiske mikrobølgebakgrunnen (CMB) samhandler med elektroner i den varme gassen som gjennomsyrer de enorme galakse-klyngene. Fotonene henter energi fra dette samspillet, noe som forvrenger signalet fra mikrobølgebakgrunnen i retning av klyngene. Størrelsen på denne forvrengningen avhenger av tettheten og temperaturen til de varme elektronene og den fysiske størrelsen på klyngen. Ved bruk av radioteleskoper for å måle forvrengningen av mikrobølgebakgrunnen og Chandra for å måle egenskapene til den varme gassen, kan den fysiske størrelsen på klyngen bestemmes. Fra denne fysiske størrelsen og en enkel måling av vinkelen substruert av klyngen, kan reglene for geometri brukes til å utlede avstanden. Hubble-konstanten bestemmes ved å dele tidligere målte klynghastigheter med disse nylig avledede avstander.
Dette prosjektet ble forkjempet av Chandras teleskopspeildesigner, Leon Van Speybroeck, som gikk bort i 2002. Grunnlaget ble lagt da teammedlemmene John Carlstrom (University of Chicago) og Marshall Joy fikk nøye radiomålinger av forvrengningene i CMB-strålingen ved hjelp av radio teleskoper ved Berkeley-Illinois-Maryland Array og Caltech Owens Valley Radio Observatory. For å måle de nøyaktige røntgenegenskapene til gassen i disse fjerne klynger, var det behov for et rombasert røntgenteleskop med oppløsningen og følsomheten til Chandra.
"Det var et av Leons mål å se dette prosjektet skje, og det gjør meg veldig stolt over å se at dette ble utfylt," sa Chandra Project Scientist Martin Weisskopf fra MSFC.
Resultatene er beskrevet i en artikkel som vises i 10. utgave av The Astrophysical Journal. MSFC administrerer Chandra-programmet for byråets Science Mission Directorate. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrollerer vitenskap og flyoperasjoner fra Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
Originalkilde: Chandra News Release
