확장 된 우주 논쟁에서 계속되는 ‘허블 긴장’- ‘결국 갈등이 없을 수도있다’

적색 거성 인 Camelopardalis는 핵 주위의 헬륨 층이 융합되기 시작하면 가스 껍질을 방출합니다. 이러한 사건은 과학자들이 우주가 얼마나 빨리 팽창하는지 계산하는 데 도움이됩니다. 출처 : European Space Agency / NASA

시카고 대학 천문학 자의 새로운 분석은 진행중인 “허블 긴장”에서 표준 모델과 일치하게되었습니다.

우리 우주는 팽창하고 있지만 그 팽창이 얼마나 빨리 일어나고 있는지 측정하는 우리의 주된 방법은 다른 답을 내놓았습니다. 지난 10 년 동안 천체 물리학 자들은 점차 두 개의 진영으로 나뉘 었습니다.

오류로 인해 불일치가 발생하는 것으로 밝혀지면 우주 작동 방식에 대한 기본 모델을 확인할 수 있습니다. 또 다른 가능성은 스레드를 끌어 당겼을 때이를 다시 연결하기 위해 새로운 누락 된 기본 물리학이 필요함을 나타내는 스레드를 소개합니다. 수년 동안 망원경의 새로운 증거가 각각 논쟁을 앞뒤로 흔들어 소위 “허블 긴장”을 일으켰습니다.

유명한 천문학 자이자 시카고 대학의 천문학 및 천체 물리학 교수 인 John과 Marion Sullivan 인 Wendy Friedman은 우주의 팽창률에 대한 몇 가지 원래 측정을 수행하여 허블 상수의 값을 높였습니다. 그러나 새로운 리뷰 논문에서 천체 물리학 저널 مجلة, Friedman은 가장 최근 관찰에 대한 개요를 제공합니다. 그녀의 결론 : 최근 관찰이 그 차이를 메우기 시작했습니다.

이것은 결국 충돌이 없을 수 있으며 우주의 표준 모델은 많은 수정이 필요하지 않음을 의미합니다.

우주가 팽창하는 속도를 UChicago alum Edwin Hubble, SB 1910, PhD 1917이라고하는 Hubble 상수라고하며, 이는 1929 년에 우주의 팽창을 발견 한 것으로 간주됩니다. 과학자들은이 속도를 정확하게 결정하기를 원합니다. 우주의 나이와 시간이 지남에 따라 어떻게 진화했는지와 관련이 있습니다.

두 가지 주요 측정 방법의 결과가 다르기 시작한 지난 10 년 동안 주요 주름이 나타났습니다. 그러나 과학자들은 여전히 ​​불일치의 중요성에 대해 토론하고 있습니다.

허블 상수를 측정하는 한 가지 방법은 우주 마이크로파 배경이라고하는 빅뱅에서 남은 매우 희미한 빛을 보는 것입니다. 이것은 UChicago가 이끄는 남극 망원경과 같은 시설을 사용하여 우주와 지구에서 수행되었습니다. 과학자들은 이러한 관측을 초기 우주의 “표준 모델”에 입력하고이를 제 시간에 실행하여 오늘날 허블 상수가 어떤 모습이어야하는지 예측할 수 있습니다. 그들은 메가 파섹 당 초당 67.4km의 답을 얻습니다.

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다른 방법은 근처 우주에있는 별과 은하를보고 그 거리와 그들이 우리에게서 얼마나 빨리 멀어지고 있는지 측정하는 것입니다. Friedman은 수십 년 동안이 방법의 선도적 인 전문가였습니다. 2001 년에 그녀의 팀은 허블 우주 망원경을 사용하여 Cepheids라고하는 별을 이미지화하는 가장 놀라운 측정 중 하나를 수행했습니다. 그들이 발견 한 값은 72였습니다. Friedman은 이후 몇 년 동안 계속해서 세 페이드를 측정하여 매번 더 많은 망원경 데이터를 검토했습니다. 그러나 2019 년에 그녀와 동료들은 적색 거성이라는 별을 사용하는 완전히 다른 방법을 기반으로 한 답변을 발표했습니다. 아이디어는 독립적 인 방식으로 세 페이드를 확인하는 것이 었습니다.

적색 거성은 빠르게 사라지기 전에 항상 동일한 최고 밝기에 도달하는 매우 크고 빛나는 별입니다. 과학자들이 적색 거성의 실제 또는 본질적인 피크 밝기를 정확하게 측정 할 수 있다면, 방정식의 필수 요소이지만 까다로운 부분 인 호스트 은하까지의 거리를 측정 할 수 있습니다. 주요 질문은 이러한 측정이 얼마나 정확한지입니다.

2019 년이 계산의 첫 번째 버전은 적색 거성의 광도를 보정하기 위해 매우 가까운 은하 하나를 사용했습니다. 지난 2 년 동안 Friedman과 그녀의 공동 연구자들은 여러 은하와 별 그룹에 대한 수치를 조사했습니다. “이제 적색 거성의 광도를 보정하는 4 가지 독립적 인 방법이 있으며 서로 1 %에 동의합니다.”라고 Friedman은 말했습니다. “이것은 이것이 거리를 측정하는 정말 좋은 방법이라는 것을 말해줍니다.”

Friedman은“Cepheids와 Red Giants 모두를주의 깊게 살펴보고 싶었습니다. 그들의 강점과 약점을 잘 알고 있습니다.”라고 Friedman은 말했습니다.“지역의 차이점을 설명하기 위해 새로운 기본 물리학이 필요하지 않다는 결론에 도달했습니다. 그리고 먼 비율의 확장. 새로운 적색 거성에 대한 데이터는 일관된 것 같습니다.”

닻 은하에서 적색 거성 별을 측정해온 시카고 대학 대학원생 Taylor Hoyt는 “우리는 계속해서 다양한 방법으로 적색 거성 하위 별을 측정하고 테스트하고 있으며 그들은 우리의 기대를 넘어서고있다”고 덧붙였다.

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프리드먼 팀이 적색 거성으로부터 얻은 허블 상수 값은 69.8km / s / 백만 세그먼트로 우주 마이크로파 배경 실험에서 얻은 값과 거의 동일합니다. “새로운 물리학이 필요하지 않습니다.”라고 Friedman은 말했습니다.

Cepheid 별을 사용한 계산은 여전히 ​​더 높은 숫자를 제공하지만 Friedman의 분석에 따르면 그 차이는 놀랍지 않을 수 있습니다. “세 페이드 별은 항상 조금 더 시끄럽고 완전히 이해하기에는 조금 더 복잡했습니다. 은하계의 활성 별 형성 지역에있는 어린 별입니다. 즉, 다른 별의 먼지 나 오염과 같은 것들이 제거 될 가능성이 있음을 의미합니다. 당신의 측정의.”그녀는 설명했다.

그녀는 더 나은 데이터로 갈등을 해결할 수 있다고 생각합니다.

내년에 James Webb 우주 망원경이 발사 될 것으로 예상되면 과학자들은 새로운 관측을 수집하기 시작할 것입니다. 프리드먼과 그의 공동 연구자들은 세 페이드 거성과 적색 거성 모두를 더 많이 측정하는 주요 프로그램을 위해 망원경으로 이미 시간을 가졌습니다. “Webb은 우리에게 더 높은 감도와 정확성을 제공 할 것이며 곧 데이터가 정말 좋아질 것입니다.”라고 그녀는 말했습니다.

하지만 그동안 그녀는 기존 데이터를 자세히 살펴보고 싶었고 많은 사람들이 실제로 동의했다는 사실을 발견했습니다.

“그것이 과학이가는 방식”이라고 Friedman은 말했다. “당신은 타이어에 공기가 빠지는 지 확인하기 위해 차고, 지금까지는 펑크가 나지 않았습니다.”

본질적인 비 호환성을 선호하는 일부 학자들은 실망 할 수 있습니다. 그러나 프리드먼에게는 두 가지 대답 모두 흥미 롭습니다.

“여전히 새로운 물리학을위한 여지가 있지만, 새로운 물리학을위한 여지가 없더라도 우리의 표준 모델이 근본적으로 정확하다는 것을 보여줄 것이며, 이는 또한 내려야 할 심오한 결론이기도합니다.”라고 그녀는 말했습니다. “여기 과학에 대한 흥미로운 점이 있습니다. 우리는 답을 미리 알지 못합니다. 우리는 앞으로 나아갈 때 배웁니다.이 분야에 참여하는 것은 정말 흥미로운시기입니다.”

참조 : Wendy Friedman, 2021 년 6 월 30 일,“허블 상수의 측정 : 관점에서의 긴장” 천체 물리학 저널 مجلة.

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