Jakmile jsme zjistili, že vesmír se rozšiřuje. Poté bylo dalším vědeckým krokem stanovení rychlosti nebo rychlosti tohoto rozšíření. Uplynulo více než 80 let, ale stále jsme se na této otázce nedohodli. Při pohledu na největší kosmická měřítka a studování nejstarších signálů - dosvitu Velkého třesku a korelace galaxií ve velkém měřítku - jsme dostali jedno číslo: 67 km / s / Mpc.
Ale při pohledu na jednotlivé hvězdy, galaxie, supernovy a další přímé ukazatele dostaneme jiné číslo: 74 km / s / Mpc. Nejistoty jsou velmi malé: ± 1 k prvnímu číslu a ± 2 k druhému číslu a zůstává statistická šance menší než 0,1%, že tato čísla budou vzájemně sladěna. Tento rozpor měl být vyřešen už dávno, ale přetrvával od doby, kdy byla poprvé objevena expanze vesmíru.
V roce 1923 použil Edwin Hubble největší dalekohled na světě k hledání nových hvězd v jiných galaxiích. Pravděpodobně by nebylo užitečné říkat „galaxie“, protože tehdy si lidstvo nemělo jistotu nebeských spirál. Když studoval největší z nich - M31, nyní známou jako mlhovina Andromeda - viděl první a poté druhý a třetí nový. Čtvrtý se však objevil na stejném místě jako první, a to bylo nemožné, protože nové se nabíjí po staletí nebo déle. Jeho nový se objevil za necelý týden. Hubble nadšeně přeškrtl první písmeno „N“, které napsal, a přepsal „VAR!“. Uvědomil si, že to byla proměnná hvězda, a od té doby existovala fyzika proměnných hvězd. Hubble byl schopen vypočítat vzdálenost k Andromedě. Ukázal, že to bylo přesně mimo Mléčnou dráhu a je to evidentně galaxie. Bylo to nejlepší pozorování jediné hvězdy v historii astronomie.
Edwin Hubbleův původní LP odhalující proměnnou povahu hvězdy v Andromedě
Hubble pokračoval ve své práci pozorováním proměnných hvězd v mnoha spirálních galaxiích. Spolu s jejich posunutými spektrálními čarami si začal všimnout, že čím je galaxie čím dál tím rychleji se od nás vzdálí. Nejen, že objevil tento zákon - známý jako Hubbleův zákon - byl prvním, kdo změřil rychlost expanze: Hubbleův parametr. Číslo, které dostal, však bylo velké. Velmi velký. Tak velký, že kdyby to byla pravda, znamenalo by to, že Velký třesk se stal právě před dvěma miliardami let. Očividně by tomu nikdo nevěřil, protože máme geologické důkazy, že Země sama je stará více než čtyři miliardy let.
Složený obraz západní polokoule Země staré více než 4 miliardy let
Propagační video:
V roce 1943 astronom Walter Baade pozorně pozoroval proměnné hvězdy u Mléčné dráhy a všiml si něčeho neuvěřitelně důležitého: ne všechny proměnné Cefeidy - typ, který Hubble použil k určení expanze vesmíru - se chovají stejně. Místo toho existovaly dvě různé třídy. A najednou se ukázalo, že Hubbleova konstanta nebyla vůbec tak velká, jak se Hubble rozhodl.
Měření proměnných hvězd Walterem Baadem v Andromedě byla nejdůležitějším důkazem existence dvou samostatných populací Cepheidů a umožnila snížení Hubbleova parametru na významnější hodnotu
Místo toho se vesmír rozšiřoval pomaleji, což znamená, že trvalo déle, než dosáhl svého současného stavu. Poprvé vesmír ve věku předčil Zemi, a to bylo dobré znamení. Postupem času se další upřesňování zvyšovala a Hubblovy exponenty postupně klesaly, zatímco věk vesmíru se stále zvyšoval. Nakonec věk i těch nejstarších hvězd klesal s věkem vesmíru.
Jak se odhady parametru Hubble v průběhu času měnily
Příběh tam nekončí. Víte, proč byl Hubbleův vesmírný dalekohled takto pojmenován? Ne proto, že bylo pojmenováno po Edwinovi Hubbleovi, který zjistil, že vesmír se rozšiřuje. Spíše proto, že jeho hlavní úlohou bylo měřit Hubbleův parametr nebo rychlost, jakou se vesmír rozšiřuje. Před spuštěním dalekohledu v roce 1990 existovaly dva tábory obhajující zcela odlišné vesmíry: jeden vedl Allan Sendage a vesmír s rychlostí expanze 50 km / s / Mpc a věkem 16 miliard let; druhý je pod vedením Gerarda de Vaucouleur a vesmír s rychlostí expanze 100 km / s / Mpc a věkem pod 10 miliardami let. Tyto dva tábory byly přesvědčeny, že nepřátelské tábory dělají systematické chyby ve svých měřeních a že neexistuje prostřední půda. Hlavním vědeckým cílem Hubbleova kosmického dalekohledu bylo změřit rychlost expanze jednou provždy.
A dosáhl toho. Konečným výsledkem projektu bylo 72 ± 8 km / s / Mpc. Dnes existuje ještě méně chyb nebo nepřesností, a tak je také napětí mezi dvěma různými metodami. Pokud se podíváte na vesmír na největších stupnicích, výkyvech kosmického mikrovlnného pozadí a akustických oscilacích baryonů při shlukování galaxií, získáte menší počet: 67 km / s / Mpc. Toto není nejpříznivější výsledek, ale vyšší hodnoty jsou docela možné.
Pokud se podíváte na přímá měření jednotlivých hvězd v naší galaxii a poté na stejné třídy hvězd v jiných galaxiích a poté na supernovy za tím, získáte vyšší hodnotu: 74 km / s / Mpc. Ale systematická chyba v měřeních blízkých hvězd, dokonce i chyba několika procent, by mohla toto číslo výrazně snížit i na nejnižší navrhovanou hodnotu. Jelikož mise ESA Gaia pokračuje v měření paralaxy s bezprecedentní přesností miliard hvězd v naší galaxii, může se toto napětí vyřešit samo o sobě.
Dnes víme, že míra rozšíření Hubbleu je docela přesná, a zdá se, že dvě odlišné metody extrakce poskytují protichůdné hodnoty. Právě teď se odehrává mnoho různých dimenzí, každý tábor se snaží dokázat svůj případ a najít chyby druhého. A pokud nás historie něco naučila, můžeme říci, že za prvé, když se tento problém vyřeší, naučíme se něco nového a zajímavého o povaze našeho vesmíru, a za druhé, tento spor o míře expanze zjevně nebude poslední.
ILYA KHEL