I ett nyligen inlägg skrev jag om en studie som hävdade att mörk energi inte behövs för att förklara de röda förskjutningarna av avlägsna supernovaer. Jag nämnde också att vi inte borde utesluta mörk energi ganska ännu, för det finns flera oberoende mått på kosmisk expansion som inte kräver supernovaer. Visst nog, en ny studie har uppmätt kosmisk expansion utan allt det där med supernovaer. Studien bekräftar mörk energi, men den väcker också några frågor.
Istället för att mäta supernovans ljusstyrka ser denna nya studie på en effekt som kallas gravitationslinser. Eftersom tyngdkraften är en krökning av rum och tid avböjs en ljusstråle när den passerar nära en stor massa. Denna effekt observerades först av Arthur Eddington 1919 och var en av de första bekräftelserna av allmän relativitet.
Ibland sker denna effekt på en kosmisk skala. Om en avlägsen supernova är långt bakom en galax böjs ljuset i kvasaren runt förgrundsgalaxen och skapar flera bilder av kvasaren. Det är denna gravitationslinsning av avlägsna kvasarer som stod i fokus för denna nya studie.
Så hur mäter detta kosmisk expansion? Varje linsbild av en kvasar nära en galax produceras av ljus som reste en annan väg runt galaxen. Vissa vägar är längre och andra är kortare. Så ljuset från kvasaren tar en annan tid att nå oss. Kvasarer producerar inte bara en stadig ström av ljus, utan flimrar lite över tiden. Genom att mäta flimmeren på varje linsad kvasarbild, mätte teamet tidsskillnaden för varje bana och därmed avståndet för varje bana.
Genom att känna till avståndet för varje bildväg, kunde teamet sedan beräkna storleken på galaxen. Det skiljer sig från dess uppenbara storlek. Eftersom universum expanderar, sträcker sig bilden av galaxen på väg till oss, så galaxen verkar större än den faktiskt är. Genom att jämföra den uppenbara storleken på galaxen med dess faktiska storlek beräknad av den linsade kvasaren, vet du hur mycket kosmos har expanderat. Teamet gjorde detta med massor av linserade kvasarer och kunde beräkna hastigheten för kosmisk expansion.
Kosmisk expansion uttrycks normalt av Hubble-konstanten. Den senaste forskningen fick ett värde av 74 (km / s) / Mpc för Hubble-konstanten, vilket bara är lite högre än supernovaemätningar. Med tanke på osäkerhetsområdet är supernova och linsåtgärderna överens.
Men dessa mätningar överensstämmer inte med andra mått, till exempel de från den kosmiska mikrovågsbakgrunden, som ger ett värde runt 67 (km / s) / Mpc. Detta är ett enormt problem. Vi har nu flera mått på Hubble-konstanten med helt oberoende metoder och de håller inte med. Vi går bortom det så kallade Hubble spänning till direkt motsägelse.
Så att finjustera supernova-resultat blir inte av mörk energi. Det ser fortfarande ut som mörk energi är väldigt verkligt. Men det är nu klart att det är något vi inte förstår om det. Det är ett mysterium mer data kan lösa så småningom, men för närvarande ger mer data oss fler frågor än svar.
Referens: Wong, Kenneth C., et al. ”H0LiCOW XIII. En 2,4% mätning av H0 från linserade kvasarer: 5.3sigmaspänning mellan sena och sena universumsonder. "
