Yerçekimi mercekli kuasarlar, evrenin nasıl hızla genişlediğini kesinleştirmeye yardımcı olabilir
Evren ne kadar hızlı genişliyor? Bu, gökbilimcilerin doğru cevaplayamadığı bir sorudur. Evrenin genişleme oranına bir isim verdiler: Hubble sabiti veya Hubble yasası. Ancak ölçüm sonuçları farklı değerler göstermeye devam ediyor ve gökbilimciler bu konuda onlarca yıldır tartışıyorlar.
Hubble sabitini ölçmenin arkasındaki temel fikir, uzaktaki bir ışık kaynağını, genellikle bir süpernova veya "standart mum" adı verilen değişken bir yıldızı gözlemlemek ve ışığının kırmızıya kaymasını ölçmektir. Ancak gökbilimciler ne yaparlarsa yapsınlar, tutarlı bir değere ulaşamayacaklar. Ancak kuasarları ve yerçekimsel merceklemeyi içeren yeni bir çalışma bu sorunu çözmeye yardımcı olabilir.
Evren genişliyor, buna hiç şüphe yok. Bunun yaklaşık 100 yıl olduğunu biliyoruz. Uzak galaksilerden gelen ışık bizden uzaktayken kırmızıya kaymıştır ve kırmızıya kaymayı ölçmek farklı kozmik genişleme değerleri üretmiştir.
"Hubble sabiti, evrenin fiziksel ölçeğini belirler."
Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacı olan Simon Birrer, çalışmanın baş yazarıdır.
Genişleme oranı kilometre / saniye / milyon parsek cinsindendir ve (km / s) / Mpc olarak yazılır. Örneğin, 10 (km / s) / Mpc hızında genişleme, uzayda 1 milyon parsek (3.26 milyon ışık yılına eşdeğer) olan iki noktanın saniyede 10 kilometre hızla birbirinden uzaklaştığı anlamına gelir.
1920'lerde ilk keşfedildiğinde, genişleme oranının 625Kps / MPC olduğu düşünülüyordu. Ancak 1950'lerden bu yana, daha iyi çalışmalar bunu 100Kps / MPC'den daha düşük olarak ölçtü. Geçtiğimiz birkaç on yılda, bir dizi çalışma genişleme oranını ölçmüş ve yaklaşık 67 ila 77Kps / MPC hıza ulaşmıştır.
Ancak bilim bir dizi yanıtı kabul etmeyecektir çünkü bu yanıtların doğru bir değeri olmalıdır. Tüm cevapları kabul ederseniz, bu bilim değildir. Bu nedenle, bilim adamları doğru sonucu alıp alamayacaklarını görmek için Hubble sabitini ölçmek için farklı yöntemler deniyorlar, çünkü Hubble sabiti yalnızca evrenin genişlemesinin bir ölçümü değildir.
Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles'ta doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın baş yazarı Simon Birrer, "Hubble sabiti, evrenin fiziksel ölçeğini belirler." Hubble sabitinin kesin değeri olmadan, astronomlar doğru bir şekilde olamaz Uzaktaki bir galaksinin boyutunu, evrenin yaşını veya evrenin genişleme geçmişini belirleyin. Yani bunu iyi yapmak büyük bir mesele.
Yakın zamanda Royal Astronomical Society'nin Aylık Bülteninde yayınlanan yeni bir çalışma, Hubble sabitini ölçmek için yeni bir yöntem deniyor. Araştırma, Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi'ndeki bir gökbilimci ekibi tarafından yönetildi ve ışığı dünyaya ulaşmadan önce yerçekimsel merceklerden geçen uzak kuasarlara dayanıyordu.
ULAS J1120 + 0641'in bir görüntüsü. Bu çok uzak bir kuasar, gücünü bir kara delikten alıyor ve kütlesi güneşin 2 milyar katı.
Kuasarlar çok parlak nesnelerdir. Galaksinin merkezindeki süper kütleli kara delikten kaynaklandığı düşünüldüğü için bunlara aktif galaktik çekirdekler de denir. Yaydıkları elektromanyetik radyasyon, kara deliğin etrafında dönen birikme diskinden kaynaklanır. Kara deliğin etrafındaki madde diski hızlandığında, büyük miktarda enerji açığa çıkarır.
Kuasarlar çok parlak oldukları için uzak mesafeden görülebiliyorlar. Bu, onları sadece büyüleyici bir araştırma nesnesi yapmakla kalmaz, aynı zamanda Hubble yasasını incelemek için yararlı göstergeler sağlar.
Kütleçekimsel merceklenme etkisi, çok uzak bir nesneden (bu çalışmada kuasar) gelen bir ışık kaynağı, Dünya üzerindeki bir gözlemciye ulaşmadan önce karışan bir galaksi ile karşılaştığında ortaya çıkar. Galaksinin kütlesi, bir cam mercek gibi ışığı bükebilecek kadar büyüktür. Sonuç bir "ayna ev" etkisidir. Aşağıdaki resim nasıl göründüğünü göstermektedir. Yerçekimsel merceklemenin keşfi, 1979 yılına kadar gözlemlenmemiş olmasına rağmen, Einstein ile en yakın bağlantıya sahiptir.
Hubble tarafından fotoğraflanan parlak parlak kırmızı galaksinin (LRG) yerçekimi kuvveti, yerçekimsel mercekleme adı verilen bir teknik olan daha uzak mavi galaksilerden gelen ışığı bozar.
Bu araştırma, ikili kuasarlara odaklanmaktadır. Bazen ikiz kuasar olarak adlandırılan çift kuasarlar, birbirine yakın iki kuasar değil, kütleçekimsel merceklemenin etkisidir. İkili kuasar aracılığıyla, ışıkları dünyaya ulaşmadan önce ortadaki galaksinin etrafında merceklenir ve iki kuasarın görüntülerini oluşturur. Önceki çalışmalar, bunları evrenin genişleme oranını belirlemek için kullanmamıştı.
Kuasar tarafından yayılan ışık, orta galakside büküldüğünden, aynı kuasarın iki görüntüsünü oluşturduğundan, eşsiz bir gözlem fırsatı sağlar. Kuasarın ayrı bir görüntüsünü oluşturan ışık, her görüntüye farklı bir yol boyunca gider. Kuasar tarafından yayılan ışık dalgalandığında, iki görüntünün her birinde titremede bir gecikme olacaktır.
Ekip, flaşlar arasındaki zaman gecikmesini ölçerek ve ara galaksinin kütlesini bilerek Dünya, merceksi galaksi ve kuasar arasındaki mesafeyi elde etti. Kuasarların ve galaksilerin kırmızıya kaymalarını anlamak, bilim insanlarının evrenin ne kadar hızlı genişlediğini tahmin etmelerini sağlar.
Bu araştırma, SDSS J1206 + 4332 adlı ikili kuasara odaklandı ve Hubble Uzay Teleskobu, Gemini ve W.M. Keck Gözlemevi'nin yanı sıra yerçekimsel merceklemenin (COSMOGRAIL) kozmolojik izlenmesinden elde edilen verilere dayanıyordu. Ekip, ikili kuasarın günlük görüntülerini alarak birkaç yıl geçirdi, bu da flaşlar arasındaki zaman gecikmesini çok doğru bir şekilde ölçmelerine izin verdi. Diğer verilerle birleştirildiğinde, gökbilimcilere bugüne kadarki en iyi Hubble sabit ölçümlerinden birini sağlar.
Bu makalenin kıdemli yazarı ve Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi'nde (UCLA) fizik ve astronomi profesörü olan Tommasso Treu şunları söyledi: "Bu ölçümün güzelliği, diğer ölçüm yöntemlerine karşı yüksek derecede üstünlüğü olmasıdır. Tamamlayıcılık ve bağımsızlık. "
Merceksi gökada, görüntünün merkezinde G0'dır. A ve B ikili kuasarlardır SDSSJ1206 + 4332. G2 üçlü bir gökadadır ve G3 ve G4 yakınlardaki diğer gökadalardır.
Peki ne kadar hızlı genişliyor?
Ekip, Hubble sabitinin değerinin saniyede milyon saniyede 72,5 kilometre olduğu sonucuna vardı. Bu, Hubble sabitini ölçmek için standart mumlar olarak uzak süpernovaları kullanan diğer ölçüm yöntemleriyle tutarlıdır. Bununla birlikte, ölçmek için kozmik mikrodalga arka planına dayanan ölçümden% 7 daha yüksektir.
Bu Hubble Yasası tartışmasının sonu değil. Bu iki ölçüm yöntemi arasında hala şaşırtıcı farklılıklar vardır. Ne demek istiyorsun Tomaso Trullo, "Bu değerler arasında gerçek bir fark varsa, bu, evrenin biraz daha karmaşık olduğu anlamına gelir." Dedi. Trullo ayrıca, ölçümlerden birinin veya hatta hepsinin yanlış olduğunu söyledi.
Ekip, quasar lens ölçüm yöntemine bağlı kalacaktır. Evrenin genişleme hızını daha doğru bir şekilde ölçmeyi umarak dört sınıflı 40 yıldız üzerinde çalışıyorlar.
