في اجتماع أبريل للجمعية الفيزيائية الأمريكية، عالم الفيزياء ديفيد جونز، ستيفن فيني وبرادفورد بنسون في موضوع " أزمة علم الكونيات استكشاف الكثير من الناس يجري الآن مقبولة باعتبارها مشكلة حقيقية في "المناقشة: المشكلة ثابت هابل .

قياس على ثابت هابل (الرمز بواسطة "H") هي واحدة من أكثر علماء الكون المهام الهامة، قياساته دقيقة إعلامنا بالضبط مدى سرعة توسع الكون . ومع ذلك، في السنوات الخمس الماضية، علماء الكون بدأت تدرك، القياسات المختلفة التي تم الحصول عليها ليست متسقة ثابت هبل ! قد كدر هذه النتيجة كثير من الناس، لكن بالنسبة لبعض الباحثين التفاؤل، وهذا قد يقودنا إلى اكتشاف فيزياء جديدة خيوط مهمة.

بدأت المشكلة في عام 2013، صممت لدراسة الخلفية الكونية من الموجات الميكروية (CMB) الإشعاع الأقمار الصناعية بلانك نشرت الملاحظات الأولى. (CMB يصور بسيطة، ما يقرب من نحو سلس وصورة كاملة للكون البلازما في وقت مبكر.) عن طريق بلانك ملاحظات الأقمار الصناعية علماء الفلك في كثافة الاختلاف ذروة إنتاجها على مستويات مختلفة ورسم ما يسمى ب " CMB طيف الطاقة . "تقريبا كل المعلومات المشفرة حول بداية الكون على هذا الطيف السلطة. ثابت هبل، وخاصة، ويمكن بناؤها من قبل المسافة بين القمم.

في عام 2013، وفريق بلانك مرة النتائج التي تم التوصل ثابت هبل هو 67.3 1.2KM / ق / لجنة السياسة النقدية ، أي أقل من نتيجة القياس السابقة (الموجود 70-75 كم / ث / لجنة السياسة النقدية فاصل). بحلول عام 2015، وفريق البحث الفضائية بلانك سلمت مرة أخرى نتائج القياس أكثر دقة: H = 66.9 0.6 كم / ث / لجنة السياسة النقدية .

ولكن قبل أعلن فريق بلانك من قبل الحائز على جائزة نوبل آدم ريس بقيادة " السوبرنوفا H المعادلة الدولة "وقال ديفيد جونز بدأ مشروع لقياس ثابت هابل عن طريق قياس المسافة من الأجرام السماوية، ومن أجل تقدير المسافة من الأجرام السماوية التي تركز على إنشاء ما يسمى ب" (SH0ES) سلم المسافات الكونية "معايرة مع مستوى التقليدي أبعد من ذلك. وهذا هو الأكثر معيار قياس ثابت هبل، واحدة من أقدم الأساليب.

أولا، يحتاج علماء الفلك طريقة المنظر (المنظر) يقاس مباشرة في فئة غالاكسي يسمى النجوم المتغيرة CEPHEID المسافة من النجوم النابض. يمكن الاستدلال على هذه المعلومات من Cepheids سطوع نظرا لسطوع الكامنة، بحيث سطوع يمكن أن تعامل على أنها " الشموع القياسية . "بعد ذلك، نحن بحاجة إلى قياس الخصائص الأخرى من المجرات المجاورة لها نفس النوع من CEPHEID النجوم المتغيرة للوصول إلى مسافة هذه المجرات. وأخيرا، فإن Cepheids إلى أكثر إشراقا معايرة من الشموع العادية، في المجرة الأكثر بعدا في ويمكن أيضا أن يلاحظ نوع الأول (أ) السوبرنوفا . وبناء على هذه الخطوات، فريق الملاحظات SH0ES نشرت في عام 2016: H = 73.2 1.7 كم / ث / لجنة السياسة النقدية . هذه النتيجة والفرق القيم المرحلة تقاس بلانك أكثر من ثلاثة الانحراف المعياري وسائل فروق ذات دلالة كبيرة يصعب فهم بالمعنى الإحصائي.

3 يناير من هذا العام، نشرت ريس أحدث نتائج قياسات ثابت هابل 73.48 1.66 كم / ثانية / لجنة السياسة النقدية ، وأكد كذلك نتائج عام 2016.

عندما تم اكتشاف هذا التناقض أولا، وكثير من الناس يعتقدون قد يكون هناك بعض الخطأ غير المكتشفة، أو مع زيادة البيانات والقياسات أكثر دقة أن تختفي بشكل طبيعي. ولكن من الواضح أن هذا لم يحدث. ومنذ فترة طويلة (25 أبريل)، غايا بيانات القمر الصناعي الثاني المنشورة، والذي يحتوي على قياسات عالية الدقة من ما يقرب من 17 مليون نجم (انظر: "بعد تتبع أكثر من عشرة مليارات النجوم، ماذا يمكننا أن نتعلم؟ " ). في الماضي، يمكن للعلماء الفلك قياس سوى بضع Cepheids، ولكن وجدت غايا 50. ريس وزملاؤه بتحليل بيانات شملت CEPHEID غايا، يريد لاستكشاف ما إذا كانت البيانات الجديدة سوف تؤثر على الاختلافات في ثابت هابل.

وقال ريس: "لم يتم تأكيد النتيجة فقط من قبل، وأيضا تعزيز أبعد من ذلك." وقبل هذا التحليل، والفرق كبير فقط في احتمال مصادفة هو إحصائيا الألف، ولكن الآن، هذا ليس صحيحا إمكانية 1/7000 فقط .

وقال ستيفن فيني أنه على الرغم من الكثير من الناس تشعر بالقلق إزاء هذه المسألة، ولكن لا يمكن للمرء أن يجد أي أسئلة حول قياسات كافية لتغطية الفرق بين الاثنين. وناقش علماء الكون أيضا نموذج الكوني القياسي تم تأسيس (أي، CDM ) يحتاج إلى تعديل. وقد استخدمت هذه النظرية لقياس هابل CMB المستمرة القائمة. ولكن الآن، كل من التعديلات المقترحة CDM بها، أكثر أو أقل وسوف نقدم بعض الصراعات مع غيرها من البيانات. يقدر فيني، حتى يتسنى لجميع البيانات المتاحة إمكانية مصادفة وCDM التفسير الإحصائي وحده هو 60: 1.

في العام الماضي، وفريق بلانك للبياناتهم مرة واحدة في تحليل أكثر تفصيلا. ووجد الباحثون أن الحد الأدنى للتقلبات أسواق المال على نطاق الزاوي لها أكبر الأثر في خفض قيمة H. وقال برادفورد بنسون من فيرميلاب فريقهم عندما البيانات فقط مع أكبر البعد الزاوي (فوق حول 0.2)، فإنها تأتي إلى قيمة ثابت هابل متسقة مع نتائج SH0ES.

وقال بنسون أن البعد الزاوي أصغر من نطاق واسع، ولكن أيضا توفير اختبار حساس بالنسبة CDM من معلمة معينة. هذه المعلمة هي الكون النيوترونات كثافة وكثافة يجب أن يكون متناسبا مع عدد من النيوترينو الأنواع (في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، وهناك ثلاثة نيوترينو). زيادة عدد نيوترينو الأنواع هي واحدة من عدد قليل من الطرق يمكن معقول تصحيح CDM، ويمكن أن تكون كافية لرفع قيمة H الفضائية بلانك قياس للتعويض عن الاختلافات في القياس. ولكن هذا الحل يتطلب أيضا النيوترونات أكثر ضخمة لتجنب الخلافات مع مجموعات البيانات الكونية الأخرى. وبطبيعة الحال، لم نجد دليلا على وجود نوع رابع من النيوترينو.

وخلال الاجتماع، وافق جونز، فيني وبنسون أن هذا الاختلاف لن تختفي، لكننا بحاجة الى مزيد من البيانات لشرح وجودها. على سبيل المثال، في المستقبل أكثر مزدوجة الأحداث النجم النيوتروني الاندماج تشع وموجات الجاذبية H قياسات مستقلة. وبالإضافة إلى ذلك، القطب تلسكوب جنوب ترقية وسوف تمار عكا تلسكوب الفضاء قريبا قادرة على قياس أكثر دقة الخرائط CMB، وكذلك في القمر الصناعي غايا المستقبل أيضا توفير قياسات المنظر على نحو متزايد أكثر دقة.

يعتقد بنسون أننا على الأرجح في نهاية المطاف مع تفسير "المعتدل". ومع ذلك، في اجتماع آخر لاستكشاف، وأشار ريس في الماضي حول قضية من قيمة ثابت هابل هو نتيجة مباشرة لالاكتشافات الهامة، بما في ذلك وجود الطاقة المظلمة. لذلك، من أجل حل التناقض بين القياسين وربما تساعدنا على كشف الطبيعة الحقيقية للطاقة الظلام، واكتشاف الفيزياء ظواهر جديدة وراء النموذج القياسي، أو حتى الكشف عن مصير الكون.

المصدر المرجعي:

https://physics.aps.org/articles/v11/40

https://www.newscientist.com/article/2167573-our-understanding-of-the-universes-expansion-is-really-wrong/