Hubble-konstanten är en enhet som beskriver hur snabbt universum expanderar på olika avstånd från en viss plats i rymden. Det är en av nyckelstenarna i vår förståelse av universumets utveckling - och forskare är förankrade i en debatt om dess verkliga värde.
Hur Hubble-konstanten upptäcktes
Hubble-konstanten beräknades först på 1920-talet av den amerikanska astronomen Edwin Hubble. Han upptäckte att fuzzy, molnliknande himmelsföremål var avlägsna galaxer som satt utanför vår egen Vintergalax, enligt NASA.
Tidigare visade den amerikanska astronomen Henrietta Leavitt att specialstjärnor som kallas Cepheid-variabler, vars ljusstyrka regelbundet stiger och faller, hade en tät korrelation mellan perioden för deras variation och deras inre ljusstyrka. Genom att veta hur ljus en Cepheid verkligen är och hur svagt dess ljus dök upp när det sågs från jorden kunde Hubble härleda Cepheids avstånd.
Vad Hubble fann var anmärkningsvärt. Alla galaxer i universum tycktes flytta bort från vår planet. Dessutom, ju längre en galax var, desto snabbare gick den tillbaka. Denna observation, som Hubble gjorde 1929, blev grunden för det som kallas Hubbles lag, som säger att det finns ett förhållande mellan avståndet ett objekt i kosmos är från oss och den hastighet med vilken det går tillbaka, enligt en förklarare från Cornell University.
Jorden är förresten inte på någon privilegierad plats i universums centrum. Varje iakttagare på någon plats i kosmos kommer att se att himmelska enheter rör sig bort med en takt som ökar med avståndet.
Med hjälp av hans data försökte Hubble uppskatta den konstant som bär hans namn och kom med ett värde på cirka 342 000 km / h per miljon ljusår, eller 501 kilometer per sekund per megaparsek (Mpc) i kosmologernas enheter. (En megaparsek är lika med 3,26 miljoner ljusår.) Mer exakta moderna tekniker har förfinat denna första mätning och visat att den var cirka tio gånger för hög.
Varför Hubble-konstanten fortsätter att förändras
Men exakt hur mycket Hubble blev av med förblir en fråga. Under 1990-talet upptäckte astronomer att avlägsna supernovor var mörkare och därför längre bort än de tidigare hade misstänkt. Denna upptäckt indikerade att universum inte bara expanderade utan också accelererade i sin expansion. Resultatet krävde tillsats av mörk energi - en mystisk kraft som skjuter allt annat i kosmos - till kosmologernas modeller av universum.
Efter denna överraskning försökte forskare att fastställa hastigheten för den kosmiska accelerationen, för att ta reda på hur universum började och utvecklats och vad dess slutliga öde kommer att bli. Data från Cepheid-variabler och andra astrofysiska källor beräknade Hubble-konstanten till 50 400 mph per miljon ljusår (73,4 km / s / Mpc) 2016.
Men ett alternativt nummer har härledts med hjälp av information från Europeiska rymdorganisationens Planck-satellit. Rymdskeppet har tillbringat de senaste 10 åren med att mäta den kosmiska mikrovågsbakgrunden - ett eko från Big Bang som innehåller data om universumets grundparametrar. Planck fann att Hubble-konstanten var 46 200 km / h per miljon ljusår (67,4 km / s / Mpc) under 2018.
De två värdena kanske inte verkar mycket olika. Men var och en är extra exakt, och de innehåller ingen överlappning mellan sina fält. Om Cepheid-uppskattningen är fel, betyder det att alla astronomers avståndsmätningar har varit felaktiga sedan Hubbles dagar. Om den andra uppskattningen är fel, måste ny och exotisk fysik införas i fysikernas modeller av universum. Hittills har ingen av forskarna som bestämde antalet varit villiga att erkänna några större mätfel.
I juli 2019 använde astronomer en ny teknik för att komma fram till en ny beräkning av Hubble-konstanten. Forskare studerade ljuset från röda jättestjärnor, som alla når samma topp ljusstyrka i slutet av deras liv. Detta betyder att astronomer, precis som med Cepheiderna, kan titta på hur svaga röda jättestjärnor visas från jorden och uppskatta deras avstånd. Det nya värdet satt rätt mellan de två gamla - 47 300 km / h per miljon ljusår (69,8 km / s / Mpc) - men forskare har ännu inte förklarat seger ännu.
"Vi ville göra en bindbrytare," berättade Barry Madore, en astronom vid University of Chicago och en medlem av teamet som gjorde den senaste mätningen, Live Science. "Men det sa inte den här sidan eller att den sidan är rätt. Den sa att det var mycket mer lutning än alla trodde tidigare."
Debatten fortsätter. Vissa har föreslagit att laserinterferometern Gravitational-Wave Observatory (LIGO), som tittar på krusningar i tyget i rymdtid som gjorts av avlägsna neutronstjärnor som kraschar i varandra, kan ge ytterligare en oberoende datapunkt. Andra ser på gravitationslinsning, som inträffar när extremt massiva föremål böjer sig och vrider rymdtid som ett förstoringsglas, vilket ger en titt på enheter ännu längre bort för att rensa upp avvikelsen. Men för närvarande är ingen helt säker på var och när det slutliga svaret om Hubble-konstanten kommer att dyka upp.
