Nästan varje astronomisk mätning beror på Hubble-konstanten, ett tal som beräknar universums expansion. Detta bekräftar att universum fortfarande är mellan 12 och 14 miljarder år gamla.
Ett kritiskt viktigt nummer som specificerar universums expansionshastighet, den så kallade Hubble-konstanten, har fastställts oberoende med hjälp av NASA: s Chandra röntgenobservatorium. Detta nya värde matchar de senaste mätningarna med andra metoder och utvidgar deras giltighet till större avstånd, vilket gör att astronomer kan undersöka tidigare epoker i universumets utveckling.
"Anledningen till att detta resultat är så betydelsefullt är att vi behöver Hubble-konstanten för att berätta storleken på universum, dess ålder och hur mycket materia det innehåller," sa Max Bonamente från NASA: s Marshall Space Flight Center (MSFC) i Huntsville, Ala., Huvudförfattare på papper som beskriver resultaten. "Astronomer behöver absolut lita på detta nummer eftersom vi använder det för otaliga beräkningar."
Hubble-konstanten beräknas genom att mäta hastigheten med vilken objekt rör sig bort från oss och dela med deras avstånd. De flesta av de tidigare försöken att bestämma Hubble-konstanten har inneburit att man använder en flerstegs- eller avståndsstege, där avståndet till närliggande galaxer används som bas för att bestämma större avstånd.
Det vanligaste tillvägagångssättet har varit att använda en väl studerad typ av pulserande stjärna, känd som en Cepheid-variabel, i samband med mer avlägsna supernovaer för att spåra avstånd över universum. Forskare som använde denna metod och observationer från Hubble Space Telescope kunde mäta Hubble-konstanten till inom 10%. Men endast oberoende kontroller skulle ge dem det förtroende de önskade, med tanke på att mycket av vår förståelse av universum hänger i balans.
Genom att kombinera röntgenuppgifter från Chandra med radioobservationer av galaxkluster bestämde teamet avstånden till 38 galaxkluster som sträckte sig från 1,4 miljarder till 9,3 miljarder ljusår från Jorden. Dessa resultat förlitar sig inte på den traditionella avståndsstegen. Bonamente och hans kollegor tycker att Hubble-konstanten är 77 kilometer per sekund per megaparsek (en megaparsek är lika med 3,26 miljoner ljusår), med en osäkerhet på cirka 15%.
Detta resultat överensstämmer med värdena som bestämts med andra tekniker. Hubble-konstanten hade tidigare visat sig vara 72, ge eller ta 8 kilometer per sekund per kiloparsek baserat på Hubble Space Telescope observationer. Det nya Chandra-resultatet är viktigt eftersom det ger en oberoende bekräftelse på att forskare har sökt och fixat universums ålder mellan 12 och 14 miljarder år.
"Dessa nya resultat är helt oberoende av alla tidigare metoder för att mäta Hubble-konstanten," sade teammedlem Marshall Joy också från MSFC.
Astronomerna använde ett fenomen som kallas Sunyaev-Zeldovich-effekten, där fotoner i den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB) interagerar med elektroner i den heta gasen som genomsyrar de enorma galaxklusterna. Fotonerna erhåller energi från denna interaktion, vilket snedvrider signalen från mikrovågsbakgrunden i klusterens riktning. Storleken på denna distorsion beror på densiteten och temperaturen hos de heta elektronerna och den fysiska storleken på klustret. Med hjälp av radioteleskop för att mäta förvrängningen av mikrovågsbakgrunden och Chandra för att mäta egenskaperna hos den heta gasen kan den fysiska storleken på klustret bestämmas. Från denna fysiska storlek och en enkel mätning av vinkeln som subventioneras av klustret kan reglerna för geometri användas för att härleda dess avstånd. Hubble-konstanten bestäms genom att dela tidigare uppmätta klusterhastigheter med dessa nyligen härledda avstånd.
Detta projekt förkämpades av Chandras teleskopspegeldesigner, Leon Van Speybroeck, som dödades 2002. Grunden lades när teammedlemmarna John Carlstrom (University of Chicago) och Marshall Joy erhöll noggranna radiomätningar av distorsionerna i CMB-strålningen med radio teleskop vid Berkeley-Illinois-Maryland Array och Caltech Owens Valley Radio Observatory. För att mäta de exakta röntgenegenskaperna hos gasen i dessa avlägsna kluster krävdes ett rymdbaserat röntgenteleskop med upplösning och känslighet för Chandra.
"Det var ett av Leons mål att se detta projekt hända, och det gör mig väldigt stolt över att se att detta kommer att realiseras," sa Chandra Project Scientist Martin Weisskopf från MSFC.
Resultaten beskrivs i en artikel som visas i den 10 augusti utgåvan av The Astrophysical Journal. MSFC hanterar Chandra-programmet för byråns Science Mission Directorate. Smithsonian Astrophysical Observatory styr vetenskap och flygoperationer från Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
Originalkälla: Chandra News Release
