تلسکوپ هابل و گایا در پروژه ای مشترک، دقیق ترین اندازه گیری از ثابت هابل را انجام دادند

در دهه 1920، ادوین هابل اخترشناس برجسته آمریکایی کشف کرد که جهان در حال انبساط است. اندازه گیری های او نشان داد که رابطه ای خطی بین سرعت دور شدن کهکشان ها و فاصله شان از ما وجود دارد. شیب این خط که به «ثابت هابل» معروف شده است، معیاری از انبساط عالم است و اندازه گیری آن، یکی از مهم ترین اهداف پژوهش های اخترشناسی و کیهان شناسی دانسته می شود.

به گزارش پورتال یو سی (شما می توانید)، طی دهه گذشته، پژوهشگران با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل و دیگر رصدخانه های بزرگ زمینی توانسته اند نشان دهند که ثابت هابل طی 13.8 میلیارد سالی که از عمر عالم می گذرد، تغییر کرده و طی هفت میلیارد سال اخیر، افزایش پیدا کرده است. همین شتاب گیری مثبت انبساط عالم بود که به کشف انرژی تاریک انجامید، پدیده مرموزی که برخلاف نیروی گرانشی ماده پراکنده در عالم، عمل می کند و به گسترش عالم دامن می زند.

در سوی دیگر، کیهان شناسانی که به نقشه برداری از اولین تابش منتشر شده در عالم یعنی «تابش ریز موج پس زمینه کیهانی» مشغول هستند، توانسته اند ثابت هابل را با بررسی این تابش باستانی محاسبه کنند. در این روش، کیهان شناسان انبساط عالم را در زمانی که تنها 378 هزار سال از آغازش می گذشت، تعیین می کنند و سپس با استفاده از قوانین شناخته شده فیزیک، تحول آن را تا امروز پیش بینی می کنند. رصدخانه فضایی پلانک و اندازه گیری های فوق العاده دقیق آن طی دهه اخیر به پژوهشگران امکان داد تا مقدار ثابت هابل را بین 67 تا 69 کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک اندازه گیری کنند. (هر مگاپارسک معادل 3,260,000 سال نوری است.)

به تازگی اخترشناسان توانسته اند با استفاده از دو رصدخانه فضایی هابل و گایا، به دقیق ترین اندازه گیری از ثابت هابل دست پیدا کنند. برای اینکار، پژوهشگران به سرپرستی آدام ریس، استاد دانشگاه جانز هاپکینز و برنده جایزه نوبل فیزیک سال 2011 (به خاطر کشف انرژی تاریک) تلاش کردند با فاصله سنجی دقیق ستارگان متغیر قیفاووسی در کهکشان راه شیری، معیار دقیق تری برای اندازه گیری ثابت هابل وضع کنند.

متغیرهای قیفاووسی، ستارگان غول تپنده ای هستند که میانگین درخشندگی آنها با دوره تناوب درخشندگی شان متناسب است. بیش از یک قرن است که اخترشناسان، این ستارگان را به دقت زیر نظر دارند تا بتوانند رابطه دقیق درخشندگی و دوره تناوب آنها را تعیین کنند؛ چرا که با اندازه گیری دوره تغییرات، می توان درخشندگی ستاره را تعیین کرد و با مقایسه روشنایی ظاهری و درخشندگی واقعی آن، فاصله اش را بدست آورد. با داشتن این اطلاعات و استفاده از تلسکوپ های قدرتمندی مانند تلسکوپ فضایی هابل، می توان متغیرهای قیفاووسی را در کهکشان های نه چندان دور شناسایی و فاصله دقیق آن کهکشان را حساب کرد. سپس می توان درخشندگی اجرام فوق العاده تابناک ولی کمیاب تری مانند ابرنواخترهای نوع یک را با اندازه گیری روشنایی و دانستن فاصله شان حساب کرد و از آنجا که این اجرام تنها پدیده های منفردی هستند که در دورترین کهکشان ها قابل تشخیص می باشند، می توان با یافتن شان در کهکشان های دوردست، فاصله شان را سنجید.

تلسکوپ فضایی گایا که از سوی آژانس فضایی اروپا به فضا پرتاب شده، تاکنون توانسته فاصله بیش از یک میلیارد ستاره را در کهکشان راه شیری به روش اختلاف منظر اندازه گیری کند و دقیق ترین نقشه از کهکشان را در اختیار پژوهشگران قرار دهد. ریس و همکارانش توانسته اند فاصله دقیق 50 ستاره متغیر قیفاووسی دوردست را در کهکشان راه شیری بدست بیاورند و با افزایش دقت محاسبات خود، مقدار هابل را 73.5 کیلومتر بر ثانیه بر مگاپارسک تعیین کنند. آنها امیدوارند که با استفاده از داده های بعدی گایا، خطای اندازه گیری خود را تا 10 سال آینده به کمتر از یک درصد برسانند.

با افزایش دقت آزمایش ها و رصدها طی سال های اخیر، اختلاف مقادیر اندازه گیری شده برای ثابت هابل از دو روش رصد متغیرهای قیفاووسی و تابش زمینه کیهانی هم واضح تر شده و معمای بزرگی را در دنیای کیهان شناسی طرح کرده است. در شرایطی که ما هنوز از 95 درصد محتوای عالم اطلاع چندانی نداریم و آنها را در قالب ماده تاریک و انرژی تاریک دسته بندی کرده ایم؛ اختلاف 9 درصدی بین اندازه گیری های ثابت هابل می تواند از وجود فیزیک ناشناخته ای در عالم حکایت داشته باشد. شاید ماده تاریک به روش های متفاوتی با ماده معمولی واکنش نشان می دهد یا انرژی تاریک، رفتار عجیب تری نسبت به آنچه تاکنون پیش بینی می کردیم، ارائه می دهد.

منابع

خبر علمی «تلسکوپ هابل و گایا در پروژه ای مشترک، دقیق ترین اندازه گیری از ثابت هابل را انجام دادند» توسط هیئت تحریریه خبر پورتال یو سی (شما می توانید) با استناد به NASA و مجله دانستنیها، ترجمه، تدوین و نگارش شده است.