Aclaración de la velocidad de expansión del Universo podría conducir a una nueva física

Esto era a principios de la década de 1990. El observatorio de carnegie en pasadena, california, fue desolada, en vacaciones de navidad. Wendy freedman, una en la biblioteca, trabajaba en una y тернистой el problema de que la velocidad de expansión del Universo. Carnegie fue un terreno fértil para este tipo de trabajos. Es aquí, en 1929, edwin hubble primera vez que la vi lejanos de la galaxia, улетающие lejos de la vía láctea, rebotando en el exterior, el flujo de expansión del espacio. La velocidad de este flujo fue llamada constante de hubble.

El trabajo Silencioso friedman pronto fue interrumpido cuando en la biblioteca de irrumpió colega-el astrónomo allan Сэндидж, científico heredero de hubble, que durante décadas las reglas y precisaba de la constante de hubble, constantemente protegiendo el lento ritmo de expansión. Friedman, uno de los últimos defendió a un ritmo más rápido, y Сэндидж visto herético de la investigación.

"fue tan malo", recuerda friedman, ahora trabaja en la universidad de chicago en illinois, "que en ese momento me di cuenta de que nos hemos quedado los dos en todo el edificio. Me ha dado un paso atrás y pensó que no trabajamos en el más amable de las áreas de la ciencia".

Este enfrentamiento aparentemente desciende, pero no del todo. Сэндидж murió en 2010, y por el momento la mayoría de los astrónomos se han estrechado en la constante de hubble en un rango estrecho. Sin embargo, los datos más recientes, que seguramente quieres que más Сэндиджу, hablan en favor de que la constante de hubble en un 8% menor que el número de guía. Casi cien años, los astrónomos calcule su cuidadosamente la medición de distancias en el más cercano a nosotros de la parte del universo y su forma de trabajo, más y más. Pero recientemente, la astrofísica, midieron permanente en el exterior, basándose en los mapas de fondo cósmico de microondas (CMB), el sika resplandor de la Gran Explosión, que se ha convertido en el telón de fondo de la parte visible del Universo. Haciendo suposiciones acerca de cómo empujar-толкайка de la energía y de la materia en el Universo cambiaba el ritmo cósmico de expansión desde que se formó cósmico de microondas de fondo, la astrofísica, pueden tomar sus cartas y ajustar la constante de hubble moderna del Universo local. Los números deben coincidir. Pero no es el mismo.

Tal vez, en uno de los planteamientos hay algo incorrecto. Ambas partes buscan defectos en los métodos, y otros, y los mayores de la figura, como friedman, se apresuran a presentar sus propuestas. "No sabemos en qué dirección tomaría", dice friedman.

Pero si el acuerdo no se alcanza, esto se convertirá en una grieta en el firmamento de la moderna cosmología. Esto puede significar que en las actuales teorías de la falta de algún ingrediente que interfiriera entre el presente y el antiguo pasado, siendo enlazado en la cadena de interacciones CMB con el presente de la constante de hubble. Si es así, la historia se repite. En la década de 1990 adán Рисс, en la actualidad, el astrofísico de la Universidad de johns hopkins en baltimore, maryland, lideró uno de los grupos que abrieron la energía oscura, отталкивающую la fuerza que acelera la expansión del Universo. Es uno de los factores que los cálculos CMB deben tomar en cuenta.

Ahora, el equipo de Рисса conduce la búsqueda constante de hubble en el espacio cercano y fuera de él. Su objetivo no sólo para confirmar la cantidad, sino para echar un vistazo, ¿cambia la se, con el tiempo, de tal manera que incluso la energía oscura no puede explicarlo. Ya que poco entiende de cómo podría ser la falta de un factor. Y le es muy interesante lo que pasa.

En el año de 1927, el hubble ha ido más allá de la vía láctea, con la más grande, en ese momento, el telescopio del mundo, de 2,5 metros y el telescopio Гукера, que estaba en el monte wilson sobre Пасаденой. Él fotografió débiles espiral de la mancha, que ahora conocemos como la galaxia, y midió la rojez de su luz en la medida de su desplazamiento doppler a las longitudes de ondas largas de la luz. Comparando el corrimiento al rojo de las galaxias con su brillo, el hubble ha llegado a la curiosidad conclusiones: de luces y, presumiblemente, más allá de la era de la galaxia, más rápido que ella se alejaba. Por lo tanto, el universo se expande. Y entonces, el Universo tiene un destino de edad, cuenta que comenzó con el big Bang.

Cósmica contradicción

La Disputa en el tema de la constante de hubble y la tasa de expansión del Universo ha comenzado a jugar con una nueva fuerza. Los astrónomos llegaron a un número determinado, utilizando la metodología clásica de la "escalera de distancias", o las observaciones astronómicas del universo local. Sin embargo, estos valores entran en conflicto con космологическими las estimaciones hechas a partir de mapas del universo temprano y подвязанными al día de hoy. De esta controversia se debe a que el crecimiento del universo puede alentar la falta de un ingrediente.

Para determinar la velocidad de expansión — y la constante — Хабблу necesita el real de la distancia a las galaxias, y no sólo son relativos, basados en su aparente de brillo. Por lo que comenzó un arduo proceso de generación de distancia de la escalera de la vía láctea a las galaxias y más allá, más los límites de la expansión del espacio. Cada peldaño de la escalera debe ser calibrada "tapones estándar": los objetos que se desplazan, пульсируют, rompiendo o giran por lo tanto, para establecer que tan lejos se encuentren.

El Primer paso no parecía muy fiable: las estrellas variables, llamados цефеидами que mejoren y reducen el brillo al cabo de días o semanas. La duración de este ciclo especifica en el interior del brillo de la estrella. Comparando la observada en el brillo de la цефеиды con el brillo de la salida de su vacilación, el hubble podía calcular la distancia hasta ella. El Telescopio De Monte Wilsonpudo ver varios цефеид en las galaxias. Para galaxias lejanas, él creía que las estrellas brillantes en ellos van a tener el mismo brillo interior. Incluso en las más lejanas galaxias, se proponía hubble, serán estándar de las velas con una luminancia.

Obviamente, estas suposiciones no eran las mejores. La primera publicada Хабблом constante era de 500 kilómetros por segundo en мегапарсек — es decir, en cada 3,25 millones de años luz, en la que se fijó en el espacio, la expansión del universo расталкивала de la galaxia en 500 kilómetros por segundo más rápido. Este número es incorrecto, y significaba que el Universo total de 2 mil millones de años, es decir, casi siete veces menos de lo que se considera hoy en día. Pero esto fue sólo el comienzo.

En el año 1949, se terminó la construcción de 5,1 metros del telescopio en el Паломаре en el sur de california — justo a tiempo, cuando el hubble ha alcanzado un ataque al corazón. Le entregó el manto de la Сэндиджу, козырному para el observador, que pasó los siguientes décadas, manifestando fotográficos de la placa durante la noche de los períodos de sesiones de trabajo con el gigantesco aparato del telescopio, temblando de frío, y la necesidad de que en el interior.

Con la más alta resolución Паломара y de alta светособирательной fuerza, Сэндидж pudo pescar цефеиды de más de galaxias distantes. Él también se dio cuenta de que las estrellas brillantes del hubble fueron, en esencia, enteros acumulaciones. Eran más brillante, por su propia naturaleza y, por lo tanto, mucho más lejos de lo que pensaba hubble, que, además de otras modificaciones, implica mucho más baja de la constante de hubble. En la década de 1980, en la década de Сэндидж se detuvo en el valor de 50, que defendió ferozmente. Uno de sus más conocidos opositores, el astrónomo francés gérard de Вокулер, ofrecía un valor de 50. Uno de los parámetros más importantes en la cosmología разбегался, literalmente, en dos veces.

A finales de la década de 1990 friedman, después de la ofensa verbal Сэндиджа, se ha fijado la tarea de resolver este rompecabezas con la ayuda de un nuevo instrumento, como si deliberadamente creado para su trabajo: el telescopio espacial hubble. Su opinión clara sobre la atmósfera permitió al equipo de friedman identificar individuales цефеиды a 10 veces más que Сэндиджу pudo con Паломаром. A veces en estas galaxias se como цефеиды y más brillantes faros — сверхновые de tipo Ia. Estos estallan blancas enanas de las estrellas visibles a través del espacio y arden con una constante y el máximo brillo. Calibrados de цефеидам, сверхновые pueden ser utilizados por sí mismos para la detección de los más lejanos límites del cosmos. En 2001, el equipo de friedman se ha reducido la constante de hubble hasta 72 ± 8, que puso fin a la querella Сэндиджа y de Вокулера. "Estoy agotado", dice ella. "Pensé que nunca volveré a trabajar en la constante de hubble".

edwin hubble

Pero entonces, llegó el físico, que se ha encontrado de manera independiente para el cálculo de la constante de hubble mediante el lejano y derrocada en la lista roja de la parte del espectro — microondas de fondo. En 2003, la sonda WMAP publicó su primer mapa en el que mostró el espectro de las fluctuaciones de la temperatura en el CMB. Este mapa ha proporcionado no estándar de la vela, y el estándar criterio: la imagen fríos y calientes de las manchas en el primario de la sopa, creada por las ondas de sonido, que ondulación eran estirados en todo recién nacido Universo.

Después de varios supuestos acerca de los ingredientes en este caldo como quién tú y partículas, los átomos y los fotones, algunos de los más invisibles de sustancias como la materia oscura y la energía oscura — el equipo de WMAP ha podido calcular el tamaño físico de estas primarias, las ondas de sonido. Se puede comparar con la aparente tamaño de las ondas de sonido, grabado en el cuarto de la CMB. Esta comparación se dio a la distancia de microondas de fondo y el valor de la velocidad de expansión del Universo en el original el momento. Haciendo suposiciones sobre cómo convencionales, las partículas, la energía oscura y la materia oscura, desde entonces, han cambiado la extensión, el equipo de WMAP pudo llevar a un valor constante en el cumplimiento de su actual velocidad de subida. Inicialmente, han sacado un valor en el 72, de acuerdo con lo que ha encontrado por friedman.

Pero desde entonces astronómico de la medición de la constante de hubble mostraron los valores más altos, aunque el margen de error de la bajaba. En publicaciones recientes Рисс salió adelante, utilizando infrarrojos cámara montada en 2009, el telescopio hubble, que puede determinar la distancia hasta цефеид de la vía láctea y destacar los más lejanos, más rojos los familiares de los más azul de las estrellas, que normales rodean цефеиды. El último resultado, que expidió el equipo de Рисса — 73,24.

Mientras tanto, la misión Planck (esa), que ha mostrado CMB en alta resolución y con el aumento de la temperatura de la precisión, destacó la importancia 67,8. Por las leyes de la estadística, estos dos valores separados por espacios en blanco en 3,4 sigma — no en 5 sigma, que en la física de partículas hablan acerca de un gran resultado, pero ya casi. "Es difícil de explicar estadística de un error", dice chuck bennett, el astrofísico de la universidad de johns hopkins, responsable de un equipo de WMAP.

Cada parte тычет el dedo en el otro. Georg Эфстатиус, líder de un cosmólogo en el equipo de Planck, de la universidad de cambridge, dice que los datos de Planck "absolutamente незыблемы". Fresco el análisis de los resultados de Planck en el año 2013 hizo reflexionar. Ha cargado los datos Рисса y publicó su propio análisis más lento y menos preciso de la constante de hubble. Él cree que los astrónomos a tientas "sucio" de la escalera.

En respuesta a los astrónomos afirman que producen la medición real de la moderna del Universo, ya que el método de medición de la CMB se basa en muchos космологических supuestos.Si no coinciden, dicen, ¿por qué no cambiar la cosmología? En lugar de ello, "georg Эфстатиус sale y dice, dice, voy a replantearse sus datos", dice barry Мадор de la universidad de chicago, el esposo y colega friedman desde la década de 1980. ¿Qué debo hacer? Es necesario cortar el nudo gordiano.

Wendy freedman consideró que su estudio de 2001 puso de manifiesto la constante de hubble, pero los debates se han encendido con una nueva fuerza.

En el lado de los astrónomos tienen un método llamado lente gravitacional. Alrededor de la galaxia masiva de la propia gravedad deforma el espacio, formando una gigantesca lente que puede distorsionar la luz proveniente del lejano de la fuente de luz, por ejemplo, quasar. Si la alineación de la lente y el quasar cierta, la luz de varias pistas de dios a la Tierra y crea un montón de imágenes линзирующей de la galaxia. Si tienes suerte, quasar va a cambiar en el brillo, es decir, de parpadear. Cada клонированное imagen también se mueva, pero no al mismo tiempo, debido a que los rayos de luz de la imagen de cada uno optan por caminos diferentes a través de la alteración de espacio. El retraso entre la мерцаниями indica que la diferencia en las longitudes de las vías; alineando con el tamaño de la galaxia, los astrónomos pueden usar trigonometría para calcular la absoluta distancia линзирующей de la galaxia. Sólo tres de la galaxia han sido medidos de una manera y otros seis que se estudian en el momento presente. A finales de enero, el astrofísico sherry Сую, del Instituto de astrofísica del instituto max Planck en alemania, y sus colegas publicaron sus mejores cálculos de la constante de hubble. "Nuestra dimensión corresponde al enfoque de la escalera de distancias", dice Сую.

Mientras tanto космологи también tienen ases en la manga: барионные las oscilaciones acústicas (BAO). A medida que el universo crece, las mismas ondas de sonido, que se imprimieron en el CMB, han dejado de coágulos en la materia, que han crecido en galáctica de la congestión. La ubicación de las galaxias en el cielo deben conservar los originales de la relación de las ondas sonoras, y, como antes, la comparación evidente de la obra con su diseño, tamaño natural determina la distancia. Como el método de la CMB, el método de BAO permite hacer космологическое suposición. Pero en los últimos años mantiene el valor de la constante de hubble en el nivel de Планком. La cuarta iteración del Sloan Digital Sky Survey, encuesta mundial del cielo, encargado del галактическую mapa, se puede aclarar estas dimensiones.

Esto no significa que los equipos que están luchando por la escalera de distancias y CMB, a la espera de otros métodos de resolución de disputas. Para fortalecer los cimientos de la distancia de la escalera, las distancias hasta цефеид en la vía láctea, la misión Gaia de la agencia espacial europea está tratando de señalar con exactitud la distancia a millones de maneras diferentes de las estrellas cercanas, incluyendo цефеиды. Gaia, que se encuentra en órbita cerca de Sol fuera de la Tierra, utiliza las más sólidas medidas: paralaje, o el aparente desplazamiento de las estrellas sobre celestial de fondo, cuando la nave alcanza los opuestos puntos de su órbita. Cuando en 2022 será lanzado el conjunto completo de datos de Gaia, se ofrecerá más el terreno para la confianza de los astrónomos. Рисс ya ha descubierto indicios en favor de su más alta de la constante de hubble, cuando utilizó los resultados preliminares de Gaia.

Космологи también la esperanza de anclar sus dimensiones con la ayuda de космологического del telescopio en el Atacama en chile y el telescopio del polo sur, que se puede comprobar la precisión de los resultados de Planck. Y si los resultados se negarán a converger, entonces cerrar la barra espaciadora intentan teóricos. "Bien, cuando el modelo se divide. Confirmación del modelo es poco interesante".

Por Ejemplo, se podría añadir un extra de la partícula en el modelo Estándar del Universo. CMB ofrece una evaluación general de la energía del presupuesto de poco después de la Gran Explosión, cuando se dividió en la materia y высокоэнергетическое la radiación. Como se desprende de la famosa fórmula de equivalencia de einstein E = mc², la energía actuó como la materia, lo que frena la expansión del espacio de su gravedad. Pero la materia es más eficaz freno. Con el tiempo, la radiación de fotones de luz y otras partículas ligeras como el neutrino — остывали y se pierde la energía, el efecto gravitacional cesó en sus ataques.

En la actualidad, se conocen tres tipos de neutrinos. Si hubo un cuarto, como suponían algunos teóricos, en el lado de la radiación en el original de la energía de presupuesto del universo era un poco más, y dispersados de la parte de más rápido. Esto, a su vez, significaría que el anterior, el universo se expandió más rápido de lo que predice la lista de ingredientes de la moderna cosmología. En el futuro, esto además podría reconciliar a dos resultados distintos. Pero los detectores de neutrinos hasta que no se observó ningún alusiones a los neutrinos de cuarta clase, y el resto de la medición de Planck han limitado la cantidad total del exceso de radiación.

Otra opción es la llamada fantasma energía oscura. Estos modelos de cosmología significan energía oscura constante de la fuerza. Si la energía oscura se hace más fuerte con el paso del tiempo, ella explicó por qué el espacio hoy en día se expande más rápido de lo que se podría pensar, mirando en el Universo temprano. Sin embargo, вариативная la energía oscura parece totalmente innecesaria. Космологи y la astrofísica, se inclinan a lo que los problemas que más bien los métodos existentes, y no en la nueva física.

Friedman considera que la única solución es combatir el fuego con fuego — se encuentra en las nuevas observaciones del Universo. Junto con Мадором se preparan para pasar una dimensión independiente, que haya calibrado no sólo de цефеидам, sino en otrostipos de estrellas variables y rojo brillante gigantes. Los próximos ejemplos se puede aprender con la ayuda de automática del telescopio de un ancho de 30 centímetros, y lejanos ayudarán a explorar los telescopios espaciales hubble y spitzer. Una vez que ella es capaz de controlar la oscura y буйствующим Сэндиджем, ella está dispuesta a responder a la llamada malhablada de los comandos de la Correa y Рисса.

"nos dijeron que no tienen la razón. Bueno, vamos a ver", bromea ella.