W niedawnym poście pisałem o badaniu, które dowodziło, że ciemna energia nie jest potrzebna do wyjaśnienia przesunięć ku czerwieni odległych supernowych. Wspomniałem również, że nie powinniśmy jeszcze wykluczać ciemnej energii, ponieważ istnieje kilka niezależnych miar kosmicznej ekspansji, które nie wymagają supernowych. Rzeczywiście, nowe badanie zmierzyło ekspansję kosmiczną bez tego zamieszania w supernowych. Badanie potwierdza ciemną energię, ale rodzi także kilka pytań.
Zamiast mierzyć jasność supernowych, to nowe badanie dotyczy efektu znanego jako soczewkowanie grawitacyjne. Ponieważ grawitacja jest krzywizną przestrzeni i czasu, wiązka światła jest odchylana, gdy przechodzi w pobliżu dużej masy. Efekt ten po raz pierwszy zaobserwował Arthur Eddington w 1919 roku i był jednym z pierwszych potwierdzeń ogólnej teorii względności.
Czasami ten efekt występuje w skali kosmicznej. Jeśli odległa supernowa znajduje się daleko za galaktyką, światło kwazara jest wygięte wokół galaktyki na pierwszym planie, tworząc wiele obrazów kwazara. To właśnie soczewkowanie grawitacyjne odległych kwazarów było przedmiotem nowych badań.
Jak to mierzy kosmiczną ekspansję? Każde soczewkowane zdjęcie kwazara w pobliżu galaktyki jest wytwarzane przez światło, które przemierza inną ścieżkę wokół galaktyki. Niektóre ścieżki są dłuższe, a niektóre krótsze. Tak więc światło z kwazara potrzebuje do nas innego czasu. Kwazary nie wytwarzają tylko stałego strumienia światła, ale z czasem nieznacznie migoczą. Mierząc migotanie każdego soczewkowego obrazu kwazara, zespół zmierzył różnicę czasową każdej ścieżki, a tym samym odległość każdej ścieżki.
Znając odległość każdej ścieżki obrazu, zespół mógł następnie obliczyć rozmiar galaktyki. Różni się to od jego pozornej wielkości. Ponieważ wszechświat się rozszerza, obraz galaktyki jest rozciągnięty w drodze do nas, więc galaktyka wydaje się większa niż jest w rzeczywistości. Porównując pozorny rozmiar galaktyki z jej faktycznym rozmiarem obliczonym przez soczewkowy kwazar, wiesz, jak bardzo kosmos się rozszerzył. Zespół dokonał tego z wieloma skostnionymi kwazarami i był w stanie obliczyć tempo ekspansji kosmicznej.
Ekspansja kosmiczna jest zazwyczaj wyrażana przez stałą Hubble'a. Ostatnie badania uzyskały wartość 74 (km / s) / Mpc dla stałej Hubble'a, która jest tylko nieco wyższa niż pomiary supernowych. Biorąc pod uwagę zakres niepewności, supernowa i miary soczewkowania są zgodne.
Ale pomiary te nie są zgodne z innymi miarami, takimi jak te z kosmicznego mikrofalowego tła, które dają wartość około 67 (km / s) / Mpc. To ogromny problem. Mamy teraz wiele miar stałej Hubble'a przy użyciu całkowicie niezależnych metod, a oni się nie zgadzają. Wychodzimy poza tzw Napięcie Hubble'a w jawną sprzeczność.
Tak więc poprawianie wyników supernowych nie pozbywa się ciemnej energii. Nadal wygląda na to, że ciemna energia jest bardzo prawdziwa. Ale teraz jest jasne, że jest coś, czego nie rozumiemy. To zagadka, którą ostatecznie dane mogą rozwiązać, ale w tej chwili więcej danych daje nam więcej pytań niż odpowiedzi.
Odniesienie: Wong, Kenneth C. i in. „H0LiCOW XIII. 2,4% pomiar H0 z soczewkowanych kwazarów: napięcie sigma 5.3 między sondami wczesnego i późnego Wszechświata. ”
