Ett roterande universum löser paradoxen om expansionshastighet

 

Bild https://www.hawaii.edu  spiralgalaxen M51 finns 31 miljoner ljusår bort. (Bildkredit: NASA)

En metod som används är att använda avlägsna supernovor för att mäta avstånden till galaxer med syfte att utröna expansionshastighet för universum under de senaste miljarder åren. En andra metod i samma syfte använder relikstrålningen från Big Bang vilket ger en bild av det mycket tidiga universums expansionshastighet för cirka 13 miljarder år sedan. Var och en av dessa metoder ger skilda värden för expansionshastigheten.

István Szapudi vid University of Hawaii vid Mānoa Institute for Astronomy med team har nu utvecklat en matematisk modell av universum. För det första följer den standardreglerna. Sedan lade de till en liten mängd rotation. Den lilla förändringen gjorde stor skillnad.

– Till vår stora förvåning fann vi att vår modell med rotation av universum löser paradoxen (ovan som ger skilda resultat) utan att motsäga dagens astronomiska mätningar. Ännu bättre är att den är kompatibel med andra modeller som visar att universum roterar.

Deras modell visar att universum roterar ett varv på 500 miljarder år. Det är så långsamt att det är lätt att missa rotationen men tillräckligt fort för att påverka hur universum expanderar över tid.

Den nya teorin bryter inte mot några kända fysiska lagar. Och den kan förklara varför skilda mätningsmetoder av universums expansion inte stämmer resultatmässigt (se ovan).

Nästa steg är att omvandla teorin till en datormodell och hitta sätt att upptäcka tecken på detta långsamma kosmiska spinn.

Hittas bevis på rotation ger den nya metoden lösningen på hur universums mätresultat kan lösas och de två tidigare metodernas paradox är löst.

Studien är publicerad i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society    

Hubbles konstant kanske inte behövs för att förklara expansionen av universum.

 

Vi har vetat att universum expanderar över tid sedan 1929 då astronom Edwin Hubble gjorde mätningar som indikerade att de mest avlägsna galaxerna upptäcktes röra sig bort från jorden snabbare än de närliggande galaxerna. Men det har varit förvånansvärt svårt att fastställa den exakta siffran för hur snabbt universum expanderar just nu.

Hubblekonstanten är viktig för att förstå universums bakgrundshistoria. Det är en viktig del av vår modell av hur universum utvecklas över tid. Men nya mätningar från det kraftfulla James Webb Space Telescope tyder på att det kanske inte finns någon konflikt som "Hubblespänningen, trots allt.

I en artikel som publicerats i Astrophysical Journal nyligen har kosmolog Wendy Freedman vid University of Chicago och hennes kollegor analyserat nya data som tagits fram av NASA:s James Webb Space Telescope.Data som visar avståndet till tio närliggande galaxer vilka nu fick ett nytt värde av den hastighet utifrån hur universum expanderar just nu.

Resultatet blev 70 kilometer per sekund per megaparsek vilket överlappar den andra  metoden där Hubblekonstanten ingår. "Baserat på dessa nya JWST-data och med hjälp av tre oberoende metoder, finner vi inga starka bevis för en Hubblespännings existens", beskriver Freedman som är en välrenommerad astronom och professor i astronomi och astrofysik vid John and Marion Sullivan University vid University of Chicago.

Tvärtom ser det ut som om vår kosmologiska standardmodell för att förklara universums utveckling håller och inte har behov av Hubbles konstant. Framtida observationer med JWST kommer nu att vara avgörande för att bekräfta eller motbevisa Hubblespänningen och bedöma konsekvenserna inom kosmologin beskriver Barry Madore, medförfattare till studien vid Carnegie Institution for Science och gästlärare vid University of Chicago.

Övriga författare till artikeln var UChicago-forskaren In Sung Jang, Taylor Hoyt (PhD'22, nu vid Lawrence Berkeley National Laboratory) och UChicago-doktoranderna Kayla Owens och Abby Lee.

Bild wikipedia. Hubblediagram. Passning av Hubbles lag till rödförskjutningshastigheter. Det finns olika bestämningar av Hubblekonstanten.

Mystiken i universums expansionstakt kontrolleras åter och mystiken bli kvar.

 

Hubbleteleskopet har mätt den nuvarande expansionshastigheten av universum under 30 år. Astronomer vill nu eliminera alla kvardröjande tvivel om denna mätnings noggrannhet. Man har därför använt Webbteleskopet för att bekräfta eller förfalska Hubbles mätningar.

Den nuvarande uppmätta expansionshastigheten i universum är snabbare än vad astronomer förväntar sig att den ska vara baserat på universums initiala förhållanden och vår nuvarande förståelse av universums utveckling. Resultatet med Webbteleskopet bevisade dock  att Hubbleteleskopets mätningar var korrekta.

"När mätfel har förnekats återstår den verkliga och spännande möjligheten att vi har missförstått universum", beskriver Adam Riess, fysiker vid Johns Hopkins University i Baltimore. Riess som fick delat nobelpris i fysik 2011 för att ha varit med och upptäckt det faktum att universums expansion accelererar".

Men i hopp om att lätta på Hubbles lag spekulerade vissa forskare i okända fel i mätningen kan växa och bli synliga när vi tittar djupare in i universum. I synnerhet kan stjärnanhopning påverka mätningar av ljusstyrkan hos mer avlägsna stjärnor på ett systematiskt sätt. 

"Vi har nu spänt över hela skalan av vad Hubble observerat och vi kan utesluta mätfel som orsaken till att  Hubbles lag inte stämmer helt ", beskriver Riess.

Astronomer använder olika metoder för att mäta relativa avstånd i universum, beroende på vilket objekt som observeras. Sammantaget är dessa tekniker kända som den kosmiska avståndsstegen – varje stegpinne eller mätteknik förlitar sig på föregående steg för kalibrering.

"Att kombinera Webb och Hubble gav oss det bästa av två mätmöjligheter. Vi fann att Hubble-mätningarna förblir tillförlitliga när vi klättrar längre längs de kosmiska avståndsstegen beskriver Riess.

Hubble och Webbs ytterligare bekräftelse av Hubblespänningen fortsätter med med än mer känsliga observatorier för att möjligen lösa mysteriet. NASA:s kommande Nancy Grace romerska rymdteleskop är ett som kommer att göra omfattande himmelska kartläggningar för att studera inflytandet av mörk energi, den mystiska energi som får universums expansion att accelerera. ESA:s Euklides observatoriet, med bidrag från NASA, har en liknande uppgift.

Framtida mätningar får visa om människans teknik kan lösa gåtan eller inte.

Bild https://picryl.com/