We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Gestel ons kan die huidige versnelling meet met betrekking tot ons van 'n verre sterrestelsel wat lukraak gekies is in ons waarneembare heelal (Ignoreer die eienaardige beweging van die sterrestelsel). Is die versnelling konstant, neem dit toe of neem dit af?
Ek dink die regte antwoord is dat niemand weet nie - dit hang alles af van die gedrag, of die vergelyking van die toestand, van die donker energie.
As die donker energie die vorm aanneem van 'n kosmologiese konstante, sal die energiedigtheid as gevolg van donker energie heeltemal dominant wees namate die heelal uitbrei.
Die versnelling van die skaalfaktor $ a $ word gegee deur $$ frac { ddot {a}} {a} = - frac {4 pi G} {3} left ( rho + frac {3P} {c ^ 2} regs) $$ waar $ rho $ die energiedigtheid is, en $ P $ die druk. 'N Kosmologiese konstante het $ P = - rho c ^ 2 $, wat lei tot $$ ddot {a} = frac {8 pi G rho a} {3} $$
Dus, as donker energie oorheers, dan verhoog $ rho a $ mettertyd, dus die versnelling is positief en neem toe met $ a $ en dus tyd.
As materie oorheers, wat dit in die verlede gedoen het, dan is $ P simeq 0 $ en $ rho a propto a ^ {- 2} $, sodat die versnelling negatief is, met 'n grootte wat kleiner word.
Die oorgang van vertraging na versnelling vind plaas wanneer $ rho _ { Lambda} + rho_m + 3P / c ^ 2 = 0 $. As ons aanneem 'n kosmologiese konstante met $ P = - rho _ { Lambda} c ^ 2 $, waar $ rho _ { Lambda} $ die donker energiedigtheid is (wat konstant is), en $ rho_m $ die saak is digtheid, waar $ rho_m = rho_0 a_0 ^ {3} / a (t) ^ 3 $ en $ rho_0 $ en $ a_0 $ die hedendaagse materiaaldigtheid en skaalfaktor onderskeidelik is. Dus $$ rho _ { Lambda} + rho_m -3 rho _ { Lambda} = 0 $$ en die oorgangspunt vind plaas wanneer $ rho_m = 2 rho _ { Lambda} $. Maar omdat $ rho _ { Lambda} / rho_0 = 0.7 / 0.3 $, dan $$ rho _ { Lambda} = frac {7 rho_0} {3} = frac {7} {3} links ( frac {a} {a_0} right) ^ 3 rho_m $$ en dus word die skaalfaktor tydens die oorgang van declerasie na versnelling gevind vanaf $$ rho_m = frac {14} {3} left ( frac {a} {a_0} regs) ^ 3 rho_m, $$ $$ a = links ( frac {3} {14} regs) ^ {1/3} a_0 $$ dws wanneer die skaalfaktor was 60% van die huidige waarde. Volgens hierdie kosmologiese sakrekenaar het dit ongeveer 6 miljard jaar gelede gebeur.
Dus het die heelal afgeneem en dan versnel. Die versnelling is dus duidelik toenemende met tyd.
Aan die ander kant, as die donker energie om watter rede ook al begin "verval", kan die versnelling afneem.
Is daar 'n positiewe terugvoerkomponent vir die uitbreiding van ruimte tussen sterrestelsels wat lei tot versnelde uitbreiding?
Nee, dit verminder die vertraging. Al neem die gravitasiekrag af met toenemende afstand, bly sy rigting na binne en is dit die enigste wat optree (sonder om donker energie te tel).
Die uitbreiding van die heelal is nie soos 'n krag nie, maar soos traagheidsbeweging in 'n swaartekragveld met 'n mate van aanvanklike impuls. In 'n heelal sonder donker energie vertraag die uitbreiding altyd.
Dieselfde as om 'n projektiel te skiet of 'n ruimtesonde (sonder krag) te lanseer - die verswakkende swaartekragveld as u hoër word / verder veroorsaak nie versnelling nie, maar verminder die vertraging, en die voorwerpe vertrou op die aanvanklike snelheid om dit saam te dra.
Die kosmologiese konstante in die moderne kosmologie is die entstofenergie (of & quotdonker & quot-energie) wat 'n versnelde uitbreiding dryf. Sonder die vakuumenergie sou daar steeds uitbreiding wees, maar dit sou vertraag.
Oorspronklik het Einstein 'n ander kosmologiese konstante ingestel om uitbreiding te voorkom (omdat destyds aanvaar is dat die heelal staties is). As hy die moed gehad het, sou hy 'n groeiende heelal kon voorspel toe hy sy teorie van GR in 1915 gepubliseer het.
Voor die ontdekking dat die uitbreiding van die Heelal in 1998 versnel, is aanvaar dat die uitbreiding van die Heelal sal afneem as gevolg van aantrekkingskrag.
Aangesien die aantrekkingskrag gebaseer is op die massa tussen die twee sterrestelsels wat nie verander nie en die omgekeerde vierkant van die afstand tussen hulle wat verander omdat die ruimte tussen die sterrestelsels uitbrei.
Wat ek dan aandui, trek die aantrekkingskrag tussen die meeste sterrestelsels teen 'n omgekeerde vierkantige tempo af en dra by tot die versnelling van die uitbreiding van die ruimte. Met ander woorde, daar is 'n positiewe terugvoermeganisme in die formule vir gravitasie-aantrekkingskrag.
Voor die ontdekking dat die uitbreiding van die Heelal in 1998 versnel, is aanvaar dat die uitbreiding van die Heelal sal afneem as gevolg van aantrekkingskrag.
Aangesien die aantrekkingskrag gebaseer is op die massa tussen die twee sterrestelsels wat nie verander nie en die omgekeerde vierkant van die afstand tussen hulle wat verander omdat die ruimte tussen die sterrestelsels uitbrei.
Wat ek dan aandui, verminder die aantrekkingskrag tussen die meeste sterrestelsels teen 'n omgekeerde vierkantige tempo en dra by tot die versnelling van die uitbreiding van die ruimte. Met ander woorde, dit is 'n positiewe terugvoermeganisme wat bestaan in die formule vir gravitasie-aantrekkingskrag
Kosmiese misterie verdiep met teenstrydige metings van die Hubble-konstante
Met behulp van presiese afstandsmetings na nabygeleë Cepheid-veranderlike sterre wat versamel is deur die Gaia-ruimtetuig van die ESA, kon sterrekundiges die Hubble-ruimteteleskoop gebruik om die helderheid van Cepheids in afgeleë sterrestelsels te kalibreer om die akkuraatste waarde nog vir die Hubble-konstante te bepaal, 'n maatstaf van hoe vinnig die heelal uitbrei. Maar die data stem nie ooreen met die waarde wat verkry word uit studies van die uiters vroeë heelal nie. Beeld: NASA, ESA en A. Feild (STScI) Sterrekundiges wat meet hoe vinnig die kosmos uitbrei na aanleiding van die oerknal, word steeds gekonfronteer met 'n verbysterende konflik tussen die waarde wat vandag waargeneem word en die waarde wat verkry word uit waarnemings van die uiters vroeë heelal. As ons donker energie en die versnelling van die kosmiese uitbreiding in ag neem, wil dit voorkom asof die moderne Heelal vinniger uitmekaar vlieg as wat verwag sou word, gebaseer op hoe vinnig dit kort na die oerknal beweeg het.
Met behulp van die Hubble-ruimteteleskoop en die Europese Ruimteagentskap en Gaia-sterrewag bereken navorsers 'n waarde vir die Hubble-konstante, 'n maatstaf van die uitbreidingstempo van die heelal, van 73,5 kilometer per sekonde per miljoen parses. Dit beteken dat dit vir elke 3,3 miljoen ligjare en # 8211 1 miljoen parsek & # 8211 verder weg kan wees, dit 73,5 kilometer per sekonde vinniger van ons af wegbeweeg.
Die meting is opvallend presies, met 'n onsekerheid van net 2,2 persent.
Maar die resultate van die ESC & # 8217s Planck-ruimtetuig, gebaseer op waarnemings van die mikrogolf-agtergrondstraling, die oorblywende hitte wat oorgebly het na die oerknal, plaas die waarde van die Hubble-konstante op 67 kilometer per sekonde per megaparsek.
Alhoewel dit oor die algemeen goed ooreenstem met sulke esoteriese metings, is die gaping tussen die Hubble-Gaia-data en die Planck-meting ongeveer vier keer die grootte van hul gekombineerde onsekerheid. Dit dui op & # 8220a volskaalse onversoenbaarheid tussen ons siening van die vroeë en laat-heelal, & # 8221 Adam Riess, 'n Nobelpryswenner van die Space Telescope Science Institute wat gehelp het om donker energie te ontdek, het in 'n verklaring gesê.
In 'n e-poswisseling met Astronomy Now, het Riess gesê dat die veronderstelling is dat die heelal op 'n gegewe tydstip oor die hele heelal dieselfde tempo sal uitbrei.
& # 8220 In die onderhawige geval brei die Heelal nou vinniger uit, selfs nadat die donker energie in berekening gebring is, as wat ons begrip sê dat dit moet gebaseer wees op hoe dit uitgebrei het kort na die oerknal, & het hy gesê. & # 8220Miskien moet ons bly wees dat ons net met 9 persent af is, maar omdat die foutmarge slegs 2,2 persent is, is 9 persent baie. Dit sê dat ons iets mis. & # 8221
Die Planck-afgeleide waarde van die Hubble-konstante is gebaseer op die ruimtetuig se presiese waarnemings van die kosmiese agtergrondstraling wat terugdateer tot 'n paar honderdduisend jaar na die oerknal. Daardie waarnemings, wat in die & # 8220standaardmodel & # 8221 van fisika gekoppel is, het navorsers toegelaat om die huidige uitbreidingsyfer te ekstrapoleer.
Die Hubble-Gaia-gevolgtrekkings was gebaseer op 'n ander tegniek, die direkte waarneming van Cepheid-veranderlike sterre naby die huis en in afgeleë sterrestelsels. Cepheids pols op 'n voorspelbare manier wat hul ware helderheid aandui. Deur die skynbare helderheid van 'n Cepheid in 'n verre sterrestelsel waar te neem, kan sterrekundiges bereken hoe ver die ster moet wees.
Gaia het die akkuraatste gegewens tot nog toe oor 50 Cepheids in die Melkweg verskaf. Dit het die Hubble-sterrekundiges in staat gestel om hul waarnemings van ekstra-galaktiese Cepheids noukeurig te kalibreer.
Deur die posisies van die sterre en sterrestelsels te vergelyk met die uitbreiding van die ruimte, soos aangedui deur die rooi verskuiwing van lig vanaf die nabygeleë sterrestelsels, kon Riess & # 8217-span 'n uitwaartse snelheid op verskillende punte aflei en daaruit die Hubble-konstante.
"Gaia is die nuwe goue standaard vir die kalibrering van afstand," het Stefano Casertano van die Space Telescope Science Institute gesê. & # 8220Gaia bied 'n nuwe vermoë om alle afstandsmaatreëls uit die verlede te herkalibreer, en dit lyk asof dit ons vorige werk bevestig. Ons kry dieselfde antwoord vir die Hubble-konstante as ons alle vorige kalibrasies van die afstandsleer vervang deur net die Gaia-parallakses. Dit is 'n kruispunt tussen twee baie kragtige en presiese sterrewagte. '
Die Riess & # 8217-span hoop om die onsekerheid in sy waarde vir die Hubble-konstante tot minder as 1 persent teen die vroeë 2020's te verminder. Die uiteensetting van die verskil met die Planck-data is 'n ander saak.
& # 8220Dit is die vyfde onafhanklike kruispunt van die meting, "het Riess in die e-poswisseling gesê, & # 8220dit lyk nie na 'n fout nie. & # 8221
Antwoorde en antwoorde
Nee, dit is nie. Sterrestelselgroepe in die heelal beweeg uitmekaar, maar dit is nie dieselfde ding as & quotspace expand & quot.
Nee, ons doen nie. Ruimtetyd doen nie & quotdo & quot iets wat dit net is nie. Dit is 'n 4-dimensionele meetkundige voorwerp.
Nee, dit was nie, dit was gedryf deur die feit dat die materie en die bestraling in die heelal aan die einde van inflasie vinnig begin uitbrei het.
Nee, die versnelling is positief, maar konstant.
Donker energie is die naam vir wat ook al die versnelde uitbreiding veroorsaak. Donker materie is iets anders.
@ PeterDonis gebruik jy self die woord versnelde uitbreiding, maar omdat jy ook sê dat die uitbreiding konstant is, kan ek uit die ander bronne wat ek gelees het, aflei dat die uitbreiding konstant is, maar vinniger as wat ons sou doen as ons net die bekende kragte in die heelal, naamlik swaartekrag, dink ek dit moet 'n minder verwarrende stelling wees?
Want as ek in die literatuur die naam versnelde uitbreiding lees, gee dit die indruk dat iets vinniger word en ook al hoe groter / vinniger word, sou u saamstem?
Wat die uitbreiding betref, kom ek voor dat die ruimte in teenstelling met 'n ballon nie kan uitbrei na enigiets wat dit omring nie, en ook in teenstelling met 'n ballon word daar nie meer materie daarin gedruk wat die uitbreiding dryf nie, want in 'n ballon voeg ons materie / gas en energie by om die uitbreiding te dryf, maar in die heelal word die uitbreiding aangedryf deur wat reeds binne die heelal korrek is?
Dit gesê, let op dat in plaas van die weefsel-uitbreidende sterrestelsels en voorwerpe verder uitmekaar beweeg, maar sover ek dit gelees het, gebeur dit op alle plekke eenvormig, sodat die ruimte self ook groter moet word, anders sal die sterrestelsels in plaas daarvan & quot ophoop & quot in sommige buitenste (ek neem aan onbekende en ongesiene) teoretiese streke van die ruimte aan, want die manier waarop ek dit kry, is dat om meer ruimte tussen elke voorwerp te hê, ook meer volume het.
Soos @timmdeeg opgemerk het, het ek nie gesê & quotdie uitbreiding is konstant & quot.
Volgens ons beste huidige model is die heelal ruimtelik oneindig, dus is die totale volume oneindig. Dit beteken dat dit nie mettertyd verander nie - dit was voorheen oneindig, dit is nou oneindig en in die toekoms sal dit oneindig wees.
Daar is 'n FRW-ruimtetyd - die geslote heelal - waarin elke ruimtelike oppervlakte van konstante tyd 'n eindige totale volume het (elke sodanige oppervlakte is 'n 3-sfeer), dus in die spesifieke geval kan u sê dat die totale volume toeneem met tyd. Dit regverdig egter nie u argumente oor & meer ruimte as gevolg van uitbreiding nie, aangesien u argumente, indien dit korrek was, nie net van toepassing sou wees op die geslote heelal nie, maar ook op enige FRW-heelal, insluitend ruimtelik oneindige. .
@artis, jou verkeerde begrip van kosmologie is heeltemal normaal vir mense wat hul & quotkennis & quot uit pop-wetenskaplike aanbiedings gekry het. Ons moet voortdurend hierdie soort & quotkennis & quot regstel. Pop-wetenskaplike aanbiedings is ENTERTAINMENT, nie onderwys nie.
U kan honderde drade op hierdie forum vind waar presies die punte wat u verhoog, ontbloot is.
@PeterDonis o wee, ek het u opmerking oor konstante positiewe versnelling verkeerd, ek dink u wou net sê dat die versnelling van die uitbreiding konstant is in plaas van eksponensieel waar dit sal optel & quotspeed & quot soos dit voortgaan, dankie @timmdeeg vir die aanwysing hierdie blatante voor die hand liggende fout het my heeltemal meegevoer te midde van my ander gedagtes.
@phinds yup, jy is korrek, bloot weens 'n gebrek aan tyd het ek nog nie soveel kans gehad om in elke wetenskaplike onderwerp in te duik nie, alhoewel ek van kosmologie hou, het ek meestal slegs populêre wetenskap in hierdie vak gelees met sommige bykomende inligting vanaf plekke soos PF. Dit gesê, ek kyk wel na die webwerwe wat ek gelees het, en is gewoonlik geneig om universiteitswebwerwe en NASA-verwante ens-skakels te lees, maar dit is nog steeds ingewikkeld genoeg.
Dit sal waarskynlik sy eie draad nodig hê, maar net om 'n blik te kry of ek die idee selfs van 'n afstand presies het, sal ek dit waag om hier te vra.
Ek dink dat een van die wanopvattings wat ek het (oënskynlik ook ander) is om ruimte as hierdie sfeer te dink en al die sterrestelsels en materie in die ruimte as sommige voorwerpe in die sfeer, in teenstelling met die Lambda CDM Big bang-model aangesien die ruimtetyd 'n sfeer is en alles binne die heelal op die oppervlak van die sfeer feitlik eweredig oor die oppervlak versprei, en as ons vanuit 'n tyddomeinbeeld kyk, is die uitbreiding van die ruimte net 'n geskiedenis dat hierdie sfeer kleiner en in elke volgende raam groter word en dit beteken dat die afstande tussen alles op die oppervlak van die sfeer toeneem, gaan ek hier in die regte rigting om aan ruimte te dink in hierdie 4D-sfeermodel?
As dit korrek is, kan dit vir my verklaar dinge wat gereeld genoem word, is dat daar geen spesiale plek in die heelal is wat as 'quot quot & quot' gemerk kan word nie, want alles is oral eweredig oor 'n uitbreidende oppervlak gespasieer. reg of verkeerd?
As u weer vanuit die tydraamwerk kyk, sal dit lyk soos 'n sfeer binne 'n sfeer met elke volgende raam met 'n groter bolvormige oppervlak, sodat hulle vorder soos die Russiese beroemde & quotmatroska & quot-poppe binne-in mekaar, sonder enige beperking tot hoe groot of ver 'n mens kan gaan?
Is ek hier of van die punt af?
Dit sal waarskynlik sy eie draad nodig hê, maar net om 'n blik te kry of ek die idee nog van 'n afstand presies het, sal ek dit waag om hier te vra.
Ek dink dat een van die wanopvattings wat ek het (oënskynlik ook ander) is om ruimte te beskou as hierdie sfeer en al die sterrestelsels en materie in die ruimte as sommige voorwerpe in die sfeer, in teenstelling met die Lambda CDM Big bang-model aangesien die ruimtetyd 'n sfeer is en dat alles binne die heelal op die oppervlak van die sfeer amper eweredig oor die oppervlak versprei, en vanuit 'n tyddomeinbeeld gekyk word, is die uitbreiding van die ruimte net 'n geskiedenis van hierdie sfeer wat kleiner en in elke volgende raam groter word en dit beteken dat die afstande tussen alles op die oppervlak van die sfeer toeneem, gaan ek hier in die regte rigting om aan ruimte te dink in hierdie 4D-sfeermodel?
As dit korrek is, sou dit my verklaar wat gereeld so genoem word, dat daar geen spesiale plek in die heelal is wat as "quotcenter & quot" gemerk kan word nie, want alles is oral eweredig oor 'n uitbreidende oppervlak gespasieer. reg of verkeerd?
Om weer vanuit die tydraamwerk te kyk, sal lyk soos 'n sfeer binne 'n sfeer met elke volgende raam met 'n groter bolvormige oppervlak, sodat hulle vorder soos die Russiese beroemde & quotmatroska & quot-poppe binne-in mekaar, sonder enige beperking tot hoe groot of ver 'n mens kan gaan?
Is ek hier of van die punt af?
was die hooffout in die gebruik van die sfeer wat ek nou sien neerkom op 'n geslote ruimtelike meetkunde-heelal, alhoewel ek dink die aanvaarde meetkunde binne die lambda CDM-model is die van plat Euclidiese ruimte? Dus het ek verkeerdelik CDM-modelparameters toegepas op 'n nie-CDM-modelmeetkunde?
Ek kyk na u skakel ja, hoewel dit te vroeg is om van enige resultate te praat
Sterrekundiges onthul nuwe meting vir die uitbreiding van die heelal
Hierdie sterrestelsels word gekies uit 'n Hubble-ruimteteleskoopprogram om die uitbreidingstempo van die heelal, die Hubble-konstante, te meet. Die waarde word bereken deur die sterrestelsels en # afstande te vergelyk met die skynbare tempo van resessie weg van die aarde af (as gevolg van die relativistiese effekte van die uitbreiding van die ruimte). Deur die skynbare helderheid van die sterrestelsels en die # rooi reuse-sterre met die nabygeleë rooi reuse, waarvan die afstande met ander metodes gemeet is, te vergelyk, kan sterrekundiges bepaal hoe ver elkeen van die gasheersterrestelsels is. Dit is moontlik omdat rooi reuse betroubare mylpaalmerkers is omdat hulle almal dieselfde piek helderheid bereik in hul laat evolusie. En dit kan gebruik word as 'n & # 8220standaard kers & # 8221 om afstand te bereken. Hubble se uitstekende skerpte en sensitiwiteit het toegelaat dat rooi reuse in die sterrehalo's van die gasheerstelsels gevind kan word. Die rooi reuse is in die stralekringe van die sterrestelsels gesoek. Die middelste ry wys die volledige gesigsveld van Hubble. Die onderste ry zoom nog stywer in die Hubble-velde in. Die rooi reuse word deur geel sirkels geïdentifiseer. Krediete: NASA, ESA, W. Freedman (Universiteit van Chicago), ESO en die Digitalised Sky Survey
Sterrekundiges het 'n nuwe meting gemaak van hoe vinnig die heelal uitbrei, deur 'n heel ander soort ster te gebruik as vorige pogings. Die hersiene meting, wat afkomstig is van NASA se Hubble-ruimteteleskoop, val in die middel van 'n baie bespreekte vraag in astrofisika wat kan lei tot 'n nuwe interpretasie van die heelal se fundamentele eienskappe.
Wetenskaplikes weet al byna 'n eeu dat die heelal uitbrei, wat beteken dat die afstand tussen sterrestelsels dwarsoor die heelal elke sekonde al hoe groter word. Maar presies hoe vinnig die ruimte rek, 'n waarde wat bekend staan as die Hubble-konstante, het hardkoppig gebly.
Wendy Freedman, professor van die Universiteit van Chicago, en sy kollegas het 'n nuwe meting vir die tempo van uitbreiding in die moderne heelal, wat daarop dui dat die ruimte tussen sterrestelsels vinniger strek as wat wetenskaplikes sou verwag. Freedman & # 8217s is een van verskeie onlangse studies wat dui op 'n knaende verskil tussen moderne uitbreidingsmetings en voorspellings gebaseer op die heelal soos dit meer as 13 miljard jaar gelede was, soos gemeet deur die Europese Ruimte-agentskap & # 8217; s Planck-satelliet.
Aangesien meer navorsing dui op 'n verskil tussen voorspellings en waarnemings, oorweeg wetenskaplikes of hulle dalk 'n nuwe model vir die onderliggende fisika van die heelal moet uitdink om dit te kan verklaar.
& # 8220Die Hubble-konstante is die kosmologiese parameter wat die absolute skaal, grootte en ouderdom van die heelal stel. Dit is een van die mees direkte maniere waarop ons kan kwantifiseer hoe die heelal ontwikkel, & # 8221 het Freedman gesê. & # 8220 Die teenstrydigheid wat ons voorheen gesien het, het nie verdwyn nie, maar hierdie nuwe bewyse dui daarop dat die jurie nog nie wil weet of daar 'n onmiddellike en dwingende rede is om te glo dat daar 'n fundamentele fout in ons huidige model van die heelal is nie. '
In 'n nuwe artikel wat vir publikasie in The Astrophysical Journal aanvaar is, het Freedman en haar span 'n nuwe meting van die Hubble-konstante aangekondig met behulp van 'n soort ster wat bekend staan as 'n rooi reus. Hul nuwe waarnemings, gemaak met behulp van Hubble, dui aan dat die uitbreidingsnelheid vir die nabygeleë heelal net minder as 70 kilometer per sekonde per megaparsek (km / sek / Mpc) is. Een parsek is gelykstaande aan 3,26 ligjare-afstand.
Hierdie meting is effens kleiner as die waarde van 74 km / sek / Mpc wat onlangs deur die Hubble SH0ES-span (Supernovae H0 vir die vergelyking van die staat) gerapporteer is deur gebruik te maak van Cepheid-veranderlikes, dit is sterre wat met gereelde tussenposes pols wat ooreenstem met hul piek helderheid. Hierdie span, gelei deur Adam Riess van die Johns Hopkins Universiteit en Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland, het onlangs hul waarnemings tot die hoogste presisie tot nog toe vir hul Cepheid-afstandmetingstegniek verfyn.
Hoe om uitbreiding te meet
'N Sentrale uitdaging om die heelal se uitbreidingsnelheid te meet, is dat dit baie moeilik is om afstande na ver voorwerpe akkuraat te bereken.
In 2001 het Freedman 'n span gelei wat sterre gebruik het om die Hubble-konstante op 'n belangrike manier te meet. Die Hubble-ruimteteleskoop-sleutelprojekspan het die waarde gemeet deur Cepheid-veranderlikes as afstandmerkers te gebruik. Hulle program het tot die gevolgtrekking gekom dat die waarde van die Hubble-konstante vir ons heelal 72 km / sek / Mpc was.
Maar meer onlangs het wetenskaplikes 'n heel ander benadering gevolg: 'n model gebou op grond van die kabbelende ligstruktuur wat oorgebly het van die oerknal, wat die Kosmiese Mikrogolfagtergrond genoem word. Die Planck-metings laat wetenskaplikes toe om te voorspel hoe die vroeë heelal waarskynlik sou ontwikkel het tot die uitbreidingsnelheid wat sterrekundiges vandag kan meet. Wetenskaplikes het 'n waarde van 67,4 km / sek / Mpc bereken, in verskil met die tempo van 74,0 km / s / Mpc, gemeet met Cepheid-sterre.
Sterrekundiges het na alles gesoek wat die wanverhouding kan veroorsaak. & # 8220 Natuurlik ontstaan daar vrae oor die vraag of die teenstrydigheid kom uit een of ander aspek wat sterrekundiges nog nie verstaan oor die sterre wat ons meet nie, en of ons kosmologiese model van die heelal nog onvolledig is, & # 8221; het Freedman gesê. & # 8220Of miskien moet albei verbeter word. & # 8221
Freedman se span het probeer om hul resultate te kontroleer deur 'n nuwe en heeltemal onafhanklike weg na die Hubble-konstante te vestig deur 'n heel ander soort ster te gebruik.
Sekere sterre beëindig hul lewens as 'n baie helder soort ster wat 'n rooi reus genoem word, 'n stadium van evolusie wat ons eie Son miljarde jare van nou af sal beleef. Op 'n sekere tyd ondergaan die ster 'n katastrofiese gebeurtenis wat 'n heliumflits genoem word, waarin die temperatuur tot ongeveer 100 miljoen grade styg en die struktuur van die ster herrangskik word, wat uiteindelik die helderheid daarvan dramaties verlaag. Sterrekundiges kan die skynbare helderheid van die rooi reuse-sterre op hierdie stadium in verskillende sterrestelsels meet, en hulle kan dit gebruik om hul afstand te bepaal.
Die Hubble-konstante word bereken deur afstandwaardes te vergelyk met die skynbare resessiesnelheid van die teikestelselstelsels - dit wil sê hoe vinnig dit lyk asof sterrestelsels wegbeweeg. Die span se berekeninge gee 'n Hubble-konstante van 69,8 km / sek / Mpc - wat die waardes wat deur die Planck- en Riess-spanne afgelei is, oorskry.
& # 8220Ons aanvanklike gedagte was dat as daar 'n probleem opgelos moet word tussen die Cepheids en die Kosmiese mikrogolfagtergrond, dan kan die rooi reuse-metode die dasbreker wees, & # 8221 het Freedman gesê.
Maar dit lyk nie of die resultate die een antwoord ten sterkste bevoordeel nie, sê die navorsers, hoewel dit nouer ooreenstem met die Planck-resultate.
Die komende missie van die NASA, die Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), wat in die middel 2020's van stapel gestuur word, sal sterrekundiges in staat stel om die waarde van die Hubble-konstante oor kosmiese tyd beter te ondersoek. WFIRST, met sy Hubble-agtige resolusie en 'n 100 keer groter uitsig op die lug, bied 'n rykdom aan nuwe Type Ia-supernovas, Cepheid-veranderlikes en rooi reuse-sterre om afstandmetings na sterrestelsels naby en ver fundamenteel te verbeter.
Onbekende sterrestelsels ontdek agter die Melkweg
In onlangse radioteleskoopstudies is gevind dat honderde voorheen onontdekte sterrestelsels bestaan in 'n gebied waarin 'n enorme magnetiese afwyking bekend as die "Groot aantrekkingskrag" geleë is. Die nuwe navorsing kan help om lig te werp op waarom ons sterrestelsel, saam met honderdduisende ander, onlosmaaklik in daardie rigting getrek word.
Met behulp van 'n gevorderde multibeam-ontvanger op die CSIRO Parkes-radioteleskoop in Australië (die instrument wat onlangs gebruik is as deel van die soeke na buitenaardse intelligensie), kon navorsers van Australië, Suid-Afrika, die VS en Nederland die sterre en stof van die Melkweg wat die direkte uitsig op die ander kant van die sterrestelsel geblokkeer het, en na 'n gebied kyk waarvan baie min bekend is. Sodoende het die span 'n aantal 883 sterrestelsels geïdentifiseer, waar ongeveer een derde nog nooit voorheen geïdentifiseer is nie.
"Die melkweg is natuurlik baie mooi en dit is baie interessant om ons eie sterrestelsel te bestudeer, maar dit blokkeer die uitsig op die sterre sterrestelsels daaragter heeltemal," het professor Lister Staveley-Smith, van die Universiteit van Wes-Australië se knoop van die Internasionale Sentrum vir Radioastronomie-navorsing (ICRAR).
Die ontdekking kan help om die Great Attractor-streek te verklaar, wat blykbaar die Melkweg en ander sterrestelsels daarheen trek met 'n swaartekrag gelykstaande aan 'n miljoen miljard Sonne. In 'n astronomiese terme op 'n betreklik nabye afstand van die aarde, en bekend as 'The Zone of Avoidance' vanweë die verborge natuur, is die omgewing ongeveer 250 miljoen ligjare weg. Volgens professor Staveley-Smith was die Great Attractor 'n konstante bron van bespiegeling en navorsing vanaf die tyd toe byna 50 jaar gelede ekstreme afwykings in die verwagte universele uitbreiding ontdek is.
'N Kunstenaar se indruk van die sterrestelsels wat in die "Zone of Avoidance" agter die melkweg gevind word
"Ons verstaan nie eintlik wat hierdie swaartekragversnelling op die Melkweg veroorsaak of waar dit vandaan kom nie," het hy gesê. "Ons weet dat daar 'n paar baie groot versamelings sterrestelsels in hierdie streek is wat ons clusters of superclusters noem, en ons hele Melkweg beweeg meer as twee miljoen kilometer per uur daarheen."
'N Ander sterrekundige wat aan die studie deelneem, prof. Renée Kraan-Korteweg van die Universiteit van Kaapstad, stem saam dat navorsers al jare lank die sterrestelsels probeer verduister dat hulle agter die Melkweg verduister word.
"Ons het 'n verskeidenheid tegnieke gebruik, maar slegs radiowaarnemings het daarin geslaag om deur die dikste voorlaag van stof en sterre te sien," het professor Kraan-Korteweg gesê. "'N Gemiddelde sterrestelsel bevat 100 biljoen sterre, dus die vind van honderde nuwe sterrestelsels wat agter die Melkweg weggesteek is, dui op baie massa waarvan ons tot nou toe nie geweet het nie."
Die Melkweg soos waargeneem vanaf die Internasionale Ruimtestasie
Die Great Attractor - ook bekend as die Norma Cluster - het 'n massa gelykstaande aan die van duisende sterrestelsels, en hoewel dit groot is, is die enorme trek wat gemeet word nog steeds nie heeltemal verantwoordelik nie. Dit wil voorkom asof die Groot Aantrekker en sterrestelsels rondom dit (ook ons eie) na iets selfs groter woel. Hierdie samevoeging van meer as 8.000 sterrestelsels, wat die Shapley Supercluster genoem word, het 'n ongelooflike massa van meer as tien miljoen miljard van ons sonne, en elke sterrestelsel in ons streek van die heelal is op pad daarna.
Van die talle nuut geïdentifiseerde strukture wat deur die navorsing geopenbaar is, het drie nuwe sterrestelselkonsentrasies (NW1, NW2 en NW3) en twee nuwe trosse (CW1 en CW2, waarvan een deel vorm van die opvallende 180 ° lange filament wat die suidelike hemel oorheers. ), kan die sleutel wees om die beweging van die Melkweg en ander sterrestelsels na die Great Attractor-streek te help verklaar.
Baie van hierdie navorsing is moontlik gemaak deur die gebruik van nuwe tegnologie op radio-astronomiese toestelle soos die Parkes-radioteleskoop, wat volgens navorsers 'n baie vinniger opmeting en opname van groot hemele moontlik maak. As gevolg hiervan, kan meer besonderhede van gebiede soos dié van die Sone van Vermyding vinniger verkry word, en verdere lig werp op die redes waarom soveel sterrestelsels daartoe aantrek.
"Met die 21-cm multibeam-ontvanger op Parkes kan ons die lug 13 keer vinniger as wat ons kon, in kaart bring en in 'n baie groter tempo nuwe ontdekkings doen," het dr. Bärbel Koribalski van CSIRO Astronomy and Space Science gesê.
Ek hou nie van Dark Matter of Dark Energy nie
OK, ek sal begin. Moet asseblief nie iets hiervan * persoonlik opneem nie. Ek kritiseer die * idees *, nie jy nie. Ek wil graag enige tyd vir u 'n bier koop.
Ok, lig is 'n deeltjie, (ja, ek weet dit is ook 'n golf) en dit het 'n massa, baie, baie klein massa, maar dit is daar; ons wil graag ruimteskepe maak wat op die "winde" van die lig vaar.
Fotone het geen massa nie, alhoewel dit 'n klein bietjie momentum het.
Lig is oral, ek het nie te lank gelede gelees dat daar gemiddeld iets soos 80 fotone lig in elke vierkante myl "leë" ruimte is nie.
Dit maak geen sin nie, want 'n vierkante myl is nie 'n * volume * nie en kan dus niks bevat nie. Gestel jy bedoel 'n * kubieke * myl, is 80 fotone 'n geringe getal.
Dit is interessant dat die meeste fotone in die heelal van die CMB afkomstig is. IIRC (en ek mag nie), is daar iets soos 10 ^ 89 fotone in die heelal. As ek baie met my hande waai en die huidige straal van die heelal 46,5 miljard ligjare neem, maak ek dit ongeveer 10 ^ 17 fotone per kubieke myl. Dit kan net CMB-fotone wees.
(Ek is op pad by die deur uit, so ek kan dit nou nie naslaan nie - iemand moet my asseblief regstel as dit baie verkeerd is.)
Daar is dus 'n groot hoeveelheid materie in die leë ruimte.
Dit mag waar wees, maar dit kom nie van fotone af nie.
. en die rede waarom alles wegbeweeg, is al die fotone wat net meer as miljarde jare op alles druk, en hoe verder weg alles van al die ander word, hoe minder het die swaartekrag, maar die fotone hou aan om te druk sodat alles versnel.
Al was u perseel waar, sou dit nie die * aantreklike * eienskap van donker materie verklaar nie.
Aangesien die lig die hoogste in die middel is, stoot dit alles uit.
# 3 tatarjj
# 4 tatarjj
Oorweeg:
The observable universe has something like 100 billion galaxies, each galaxy has something like 1 billion suns of luminosity, and each galaxy has been shining for 13.7 billion years.
The sun's output power is about 6.6x10^17 watts
Multiply that by 1 billion and you get something close to the average output power of a galaxy, so around 6.6x10^26 watts.
Multiply that by 100 billion and you get around the total output power of the entire observable universe, around 6.6x10^37 watts.
Now multiply that by the amount of time the universe has been in existance, around 13.7x10^9 * 365 * 24 *3600, and you about 2.85x10^55 joules. This is a VERY rough estimate of the total amount of energy exerted as electromagnetic radiation throughout the entire history of the universe.
Now, covert that to figure out what all those photon's rest masses combined would be. E= mc^2, so divide 2.85x10^55 joules by 3x10^8^2. You get about 3x10^38 kg. That is about 150 million solar masses. So the total rest mass of all the photons ever emitted adds up to only the mass of a typical supermassive black hole found in the centers of any one of the 100 billion galaxies in the universe.
#5 tatarjj
#6 llanitedave
A noted Swedish Paleontologist named Per Ahlberg has coined a phrase in response to critics of current science. It's very simple:
"First, understand. THEN criticize."
If a scientific theory raises red flags against your intuition, the odds are that you do not understand the claims, the context, or the scope of the theory in question. In that case, your criticism is almost certainly going to be irrelevant.
If you spend the time and effort to actually learn the theory -- both its details and its wider implications, and understand the logic and facts and yes, the math, behind it, then you're in a much better position to critique it, and you'll be able to point out its werklike flaws, not imaginary ones.
#7 ion
"expanding models are a forced interpretation of the observational results"--Hubble
#8 Jarad
So the gravitational force as we understand it is not powerful enough to make the stars at the outside of a galaxy rotate as fast as they do, and the expanding universe is speeding up, therefore there must me dark matter and dark energy.
Well, I agree that you have a point. The point you have is that "dark energy" and "dark matter" are placeholders - they are the simplest explanation for the observations, but have not been observed directly (for the most part - there are some good lensing observations that pretty strong evidence of some type of weakly interacting yet massive particles in galaxy cluster collisions).
So here is what scientists are doing:
1 - Looking for ways to more directly detect whether such mass actually exists, and if so in what form (hence the observational searches for microlensing events that would indicate mass in the form of low mass normal matter objects, the large scale lensing searches on galaxies and galaxy clusters, etc.).
2 - Looking for ways to more directly measure the expansion of the universe to see if dark energy really exists (supernova searches, GRB observations, etc.).
3 - Thinking about ways to modify current theories that would explain the observations without using dark matter or dark energy (like MOND, better models of GR on galaxy scale, etc.).
4 - Looking around for observations in general that may turn out to be relevant.
The good news is all of the above are going on. Nobody thinks that the current description of "dark matter" or "dark energy" is sufficient. They are just using those names to note that "here is something that we can't explain fully yet" while they try to figure out exactly what is going on.
#9 Coachella Mike
#10 astrotrf
Why is the hubble constant (70 km/sec/mpc) stated in units distance per units time per units distance? As an acceleration, shouldn't it be measured in units distance per units time per units time (as in the gravitational acceleration of 32 feet per second squared)?
This is an interesting question the answer is that an "acceleration", in the usual physical meaning of the term, is not merely a "change of velocity", but rather a "change of velocity over time". The Hubble Constant represents a change of velocity, but not over time, but over afstand (galaxies that are farther away are moving faster).
So rather than being expressed in units of velocity / time, the Hubble Constant is expressed in units of velocity / distance.
Suppose you have three Frisbees flying across a field. You observe that, for some reason, the closest Frisbee is flying at 5 meters per second, the intermediate one, 10 meters farther away from you, is flying at 10 meters per second, and the far one, 10 meters even farther away, is flying at 15 meters per second.
You would then calculate the "Frisbee Constant" as 1/2 meter / second / meter. But this is not an "acceleration" it's an expression of changing velocity with increasing *distance*, not changing velocity with increasing time.
#11 astrotrf
"expanding models are a forced interpretation of the observational results"--Hubble
This was written in 1936, and it's important not to lift this out of the context of the time (or, for that matter, out of the context in which it was written). Nearly 75 years of scientific investigation has been recorded since he wrote those words.
Hubble was examining the pros and cons of the "redshift as Doppler effect" issue in the ApJ paper from which this was taken. He was pointing out that if redshift is taken as a measurement of velocity, this led to inconsistencies with other observations of the time. In part, these inconsistencies were due to the then-measured value of the Hubble Constant being far too high (leading to an anomalously young Universe) and in part because little was known about stellar evolution in those days. (Recall that Hans Bethe's paper explaining "Energy Production in Stars" didn't appear until 1939.)
The cited paper is interesting as history, but the state of knowledge has advanced so far in the intervening years that it no longer has much relevance to the science.
#12 shawnhar
#13 shawnhar
#14 Coachella Mike
#15 astrotrf
Oh, and I would never take someone explaining why I am wrong personally, that's how we learn right?
I appreciate that I was just being cautious. I've seen folks go completely non-linear on other sites when their ideas were discredited, and I just wanted to forestall that.
On radiation pressure: it does have a slight effect, though not nearly a large enough one to account for the things you are trying to explain. In fact, the effect of radiation pressure from the Sun is one of the reasons that predictions of the orbital paths of "small" rocks that may or may not hit the Earth are so uncertain. Yet this is *far* too small a force to have a noticeable effect on, say, Mercury. So there's no hope for the few photons we get from, say, the Andromeda Galaxy to push the entire Milky Way around.
#16 astrotrf
Is there an apples-to-apples comparison of the Hubble Constant to gravity? In other words, what would be the translation of 70 km/sec/mpc in feet per second squared?
The problem with that is that the units don't conform -- I can't tell you what velocity / distance translates to in terms of velocity / time, absent some relationship that would bridge the units conformability error.
That does bring up an interesting question, though -- "dark energy" is a concept posited to explain the acceleration of the Universal expansion. But I've never seen anyone put a number to what that rate of acceleration *is* has anyone else?
#17 ion
"expanding models are a forced interpretation of the observational results"--Hubble
There's an article in the July 2010 edition of Scientific American called "Is the universe leaking energy?" by Tamara M. Davis that seem relevant, here is a quote:
"The metaphor of the universe as an expanding rubber balloon should be taken with a grain of salt."
"As galaxies recede from one another, we are free to consider this relative motion as "expansion of space" or as "movement through space" the difference is mostly semantics."
"Cosmological redshift is usually described as a consequence of the expansion of space. But in Einstein's general relativity, space is relative, and what really matters is a galaxy's history--the trajectory it describes in spacetime. Thus, we should calculate the relative velocity of the distant galaxy with respect to us by comparing its trajectory in spacetime and ours. The amount of redshift seen in a galaxy turns out to be identical to the Doppler shift"
The bold text seems to confirm Hubble's statement. Thoughts?
#18 scopethis
#19 shawnhar
#20 astrotrf
Silly me is dumbfounded again, and Terry did it.
The short answer is that it doesn't matter how the observer is moving, because all motion is relative (hence, "relativity theory"). All that matters is how fast I see the Frisbees moving it doesn't matter whether I'm also moving (or how fast the Frisbees are moving) relative to the soccer goal somebody placed at the end of the field.
We're used to using objects on Earth as reference points for our motion and for the motion of other objects, but that's neither necessary nor relevant (and, in fact, meaningless if the setting is out in space far away from any other objects).
#21 astrotrf
All the fribees are moving relative to each other, so I guess frisbee A is moving away from Frisbee B and vice versa at half the rate of the observed speed? Now I am confused.
No, you're not. You've got it exactly correct the only thing that matters is how fast the objects are moving in relation to one another. It doesn't matter if the setting is on a huge ice floe moving in a 10-knot current.
But we're drifting OT here .
#22 astrotrf
"The metaphor of the universe as an expanding rubber balloon should be taken with a grain of salt."
This depends on what you're using the metaphor to illustrate. This device is usually employed to illustrate that all galaxies can be seen as moving away from all other galaxies, and that galaxies further away move away with increasing speed. It's perfectly valid for that.
Davis' point is that interpreting the stretching of the rubber as an analogy for the stretching of space can be misleading, because empty space is not a physical thing. I'm not sure that argument really holds up, and in any case, I'm not sure how I should modify my view of the rubber balloon analogy to account for it.
Max Tegmark has stated that considering space as stretching and falling into a black hole (like water flowing over a waterfall) works perfectly as a mathematical device for calculating some of a black hole's behavior. So Davis' insistence that space is not a physical thing, and viewing it as "stretching" is misleading, would appear to be at least partially incorrect.
"As galaxies recede from one another, we are free to consider this relative motion as "expansion of space" or as "movement through space" the difference is mostly semantics."
It's important to realize that, in either case, the Universe is expanding.
However, this raises a problem. The usual picture of the universal expansion is that the Universe doesn't end at the cosmological horizon (where the recessional velocity of a galaxy equals the speed of light), but rather continues on to galaxies we will never see because they are moving away from us at speeds greater than that of light.
But this would appear to be a problem if the recessional velocities are interpreted as peculiar motion of galaxies moving through space, for how, then, can they be moving faster than light? It is the very idea that space is stretching that resolves this problem.
So it would appear to me that there is a very big difference between these two points of view.
It is true, however, that, at some single point in time, for some galaxy that is moving away from us at less than the speed of light, there is no essential difference between saying "the galaxy is moving away" and "space between the two galaxies is stretching".
" . The amount of redshift seen in a galaxy turns out to be identical to the Doppler shift"
This is just a restatement of the previous quote.
The bold text seems to confirm Hubble's statement. Thoughts?
Actually, I don't think the two have anything to do with each other. Hubble was referring to the fact that viewing redshift as a velocity indicator led to apparent contradictions with other observational evidence of the day. Those contradictions have since been resolved.
(I have, BTW, read this article twice. There is just way too much handwaving in it for me the imprecision of her arguments leaves me unconvinced that she has truly demonstrated her conclusion.)
Are galaxies moving away with constant acceleration? - Sterrekunde
The idea of an expanding universe was first proposed in 1927 by the astronomer Georges-Henri Lemaître. Although Lemaître&rsquos calculations showed that an expanding universe was consistent with Einstein&rsquos general relativity theory, Einstein disagreed and reportedly told Lemaître, &ldquoYour math is correct, but your physics is abominable.&rdquo Einstein still held the traditional belief that the universe is a static &ldquofirmament,&rdquo as implied in the Bible and most other scriptures that present creation myths. &ldquoStatic&rdquo here does not mean that objects are all at rest. They are moving about, but their average distance apart stays the same.
Victor J. Stenger Einstein had inserted into his gravitational equation a factor called the cosmological constant that provided a repulsive force to counteract the gravitational attraction that otherwise would make the universe collapse. Although the cosmological constant is often referred to as a &ldquofudge factor,&rdquo that is a misnomer. Such a constant is required in Einstein&rsquos equation, although no value is given for it. If positive, it produces a gravitational repulsion. If negative, we have an attraction added to that of normal gravity.
In the early 1920s, astronomer Edwin Hubble, working at the Mount Wilson Observatory in California, discovered that many of the diffuse objects in the sky called nebulae were in fact distant galaxies. The universe extended well beyond our home galaxy, the Milky Way. Later in the decade, Hubble and his assistant Milton L. Humason estimated the distances to galaxies using a technique invented by Henrietta Swan. This they combined with measurements of the redshifts of the spectral lines from stars in the galaxies that had been measured by Vesto Sipher.
The light emitted from a high-temperature gas is characterized by &ldquospectral lines&rdquo of well-defined frequencies. Different gases have different spectra. By observing the spectra of light from stars, astronomers are able to decipher the composition of the surface of the star. The element helium was observed this way in the sun before it was discovered on Earth. When a spectral line is shifted to lower frequency it is called a redshift. When it is shifted to a higher frequency, we have a blueshift.
Hubble and Humason showed that the galaxies were generally redshifted and so were, on average, receding from us. They found that the amount of redshift from a galaxy was roughly proportional to its distance from us, although there was a lot of scatter in the data points.
Lemaître provided an explanation consistent with Einstein&rsquos equation: the universe is expanding, so as time goes by the galaxies are moving, again on average, away from us. The observed redshift is the Doppler effect that results from their recessional speeds. Hubble&rsquos result showed that the galaxies were moving away from one another as if from a giant explosion, where those galaxies with higher speeds have moved the farthest apart. This became know as the big bang.
When Einstein realized that the cosmological constant was not needed to agree with observations, he called it his &ldquobiggest blunder.&rdquo For many years the cosmological constant was assumed to be zero, however, no theoretical reason has yet been found for this assumption.
In the meantime, the cosmological constant has resurfaced. In 1980 it was put forward as a candidate for the repulsive force that produced the enormous exponential expansion, called inflation, that the universe apparently underwent during its earliest moments. More recently, the cosmological constant has been proposed for the repulsive dark energy that is responsible for the acceleration of the universe&rsquos expansion discovered in 1998.
In Einstein&rsquos gravitational equation, the cosmological constant is equivalent to an energy density in a vacuum, that is, a space devoid of matter. By equating this density to the density of the zero point energy that is left in a volume after you remove all its particles, you obtain a number that is 120 orders of magnitude higher than what is observed. Such a high value would result in a universe that would so rapidly inflate that galaxies would have no time to form. This is the problem with the cosmological constant.
The cosmological constant problem is used by theists as the prime example of the fine-tuning of the universe that they claim as evidence for God. However, cosmologist Don Page, an evangelical Christian, has pointed out that the apparent positive value of the cosmological constant is somewhat inimical to life because its repulsion acts against the gravitational attraction needed to form galaxies. If God fine-tuned the universe for life he would have made the cosmological constant slightly negative.
Physicist Leonard Susskind calls the problem with the cosmological constant &ldquothe mother of all physics problems&rdquo and &ldquothe worst prediction ever.&rdquo The currently favored solution to the problem among physicists is called the &ldquomultiverse&rdquo in which our universe is just one of a great many others having a wide variation of values for the cosmological constant as well as other physics parameters. We happen to live in the universe suitable for us. Susskind notes that string theory has some 10500 possible solutions, each of which could correspond to a separate universe within the multiverse.
While I have nothing against the multiverse theory, my view is that the cosmological constant calculation is so obviously wrong that it can be ignored. While physicists have not yet reached a consensus on the correct calculation, one possibility that agrees with observations is called the holographic principle.
The calculation of the vacuum energy density of the universe involves a sum over all the zero-point energy states in the universe. The &ldquoworst prediction ever&rdquo assumed that the number of states is proportional to the volume, but now there is reason to believe that this is wrong. The holographic principle asserts that the number of states in a volume is proportional to the surface area of that volume, as in the case of a black hole. The universe can have no more states than that of a black hole of the same size. The energy density calculated from this assumption is of the same order of magnitude as the vacuum energy density that is determined from observations. Even if this is not the actual source of the dark energy, we can say that the calculation giving a 120-orders-of-magnitude discrepancy is almost certainly wrong.
So, the fine-tuning of the cosmological constant is another God-of-the-gaps argument in which the gap is being filled in by some purely natural mortar.
Cepheid Yourself: Confirming Tensions in the Hubble Expansion
Redakteur en opmerking: Astrobites is 'n gegradueerde-student-bestuur organisasie wat verteer astrofisiese literatuur vir voorgraadse studente. As part of the partnership between the AAS and astrobites, we occasionally repost astrobites content here at AAS Nova. We hope you enjoy this post from astrobites the original will be viewable at astrobites.org once the site has been fully restored.
Title: Large Magellanic Cloud Cepheid Standards Provide a 1% Foundation for the Determination of the Hubble Constant and Stronger Evidence for Physics Beyond ΛCDM
Skrywers: Adam G. Riess, Stefano Casertano, Wenlong Yuan, Lucas M. Macri, Dan Scolnic
First Author’s Institution: Space Telescope Science Institute and Johns Hopkins University
Status: Gepubliseer in ApJ
Hubble’s law tells us that all galaxies, stars and planets are moving away from each other, and the more distant the object, the faster it is moving away. We quantify this expansion as a speed per distance, which gives us a unit like km/s (speed) per megaparsec (distance). This value is known as the Hubble constant, or H0.
The Hubble constant has been determined using various methods. However, two of these titan measurements disagree with each other in a way that astronomers deem significant.
The first of the measurements comes from studying the oldest electromagnetic radiation in the universe — the cosmic microwave background (CMB). See this Astrobite for a detailed explanation of how we are able to do this. The most recent results from the CMB give us a Hubble constant of roughly 67 km/s/Mpc.
The second measurement comes from using Type Ia supernovae as standard candles to calibrate distances to them (see this Astrobite for more). Essentially, by looking at these stars at various distances, we can correlate their distance with their apparent brightness. By assuming supernovae are dimmer proportional to their distance from us, we can measure the gradient of this correlation. Recent results put H0 at 73 km/s/Mpc.
So, one of the most prominent problems in cosmology boils down to a 6 km/s/Mpc difference. Certainly, each of these measurements have their own subtleties but there are two main things to note:
- The Hubble-constant measurements using the CMB and Type Ia supernovae are independent. They do not rely on the same measurement technique, and therefore do not have any source of error in common. This makes it harder to dismiss the tension as something which comes from a shared, inaccurate measurement.
- The Hubble-constant measurement from the CMB uses data from the vroeg universe, while the value obtained from supernovae is a late-time of local measurement. This could potentially be an interesting explanation for the tension.
A New Addition
Today’s authors stir the Hubble cauldron a bit more with 70 space-based observations of Cepheid variables in the Large Magellanic Cloud (LMC) from the Hubble Space Telescope.
A Cepheid variable is a type of star that pulsates over some period of time. Astronomer Henrietta Swan Leavitt deduced that the rate of pulsation for these stars is correlated strongly with their luminosity (see this Astrobite for more on her work and legacy). Therefore, one can know the brightness of these stars simply by observing their pulsation rate (Figure 1). Consequently, one can determine the distance to these stars just by comparing their known luminosity to the apparent brightness. Much like supernovae, this makes Cepheid variables powerful probes of the local Hubble constant. Furthermore, by studying galaxies containing both Cepheid variables and type Ia supernovae, the Cepheid-derived distances can be used to calibrate the accuracy of supernovae-derived distances, creating a robust distance ladder, which gets us to H0.
Figure 1: Period-luminosity relation for the 70 Cepheid variable stars. The colours in the figure indicate the different wavelengths used for observing these Cepheids. The agreement in the slope tells us the P–L relation is not dependent on any particular wavelength. [Riess et al. 2019]
So What’s the Tension Now?
Combining the LMC distances with two other distance calibrators for better constraints, the authors quote a Hubble constant of 74.03 km/s/Mpc, which is in a staggering 4.4-σ tension with the CMB Hubble-constant measurement. This effectively means that the probability that the new measurement is genuine rather than a statistical fluke is above 99.999%, and therefore so is the discrepancy.
Figure 2: Various measurements of the Hubble constant colour-coded by whether they use data from the early universe (blue) or the late universe (red). At the top are potential modifications to our current cosmological model which could resolve the current tension. [Riess et al. 2019]
About the author, Sunayana Bhargava:
I’m a third year PhD student in the Astronomy Centre at the University of Sussex. I study galaxy clusters with X-ray and optical data to learn about cosmology and the properties of dark matter.
