연구: 허블 상수의 상충되는 값은 측정 오류로 인한 것이 아닙니다.

천문학자들은 행성에 대한 새로운 측정을 수행했습니다. 허블이 고정되었습니다허블 우주망원경과 제임스 웹 우주망원경의 데이터를 결합해 우주가 얼마나 빨리 팽창하고 있는지를 측정한 것이다. 그들의 결과는 결과에 따라 상수 값에 대한 이전 허블 측정의 정확성을 확인했습니다. 최근 논문 이는 “허블 텐서”로 알려진 다양한 관측 방법으로 얻은 값의 오랜 불일치로 인해 The Asphysical Journal Letters에 게재되었습니다.

과학자들이 우주가 정지되어 있다고 생각하던 시절이 있었지만, 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론으로 인해 그것은 바뀌었습니다. 알렉산더 프리드만(Alexander Friedmann)은 1922년에 우주가 실제로 팽창할 수 있음을 보여주는 일련의 방정식을 발표했으며, 조르주 르메트르(Georges Lemaitre)는 나중에 동일한 결론에 도달하기 위해 독립적인 유도를 했습니다. 에드윈 허블은 1929년 관측 데이터를 통해 이 확장을 확인했습니다. 그 전에 아인슈타인은 자신의 이론에서 고정된 우주를 얻기 위해 우주 상수를 추가하여 일반 상대성 이론을 수정하려고 노력해 왔습니다. 허블 발견 이후, 전설에 따르면그는 이러한 노력을 자신의 가장 큰 실수라고 말했습니다.

앞서 언급했듯이 허블 상수는 메가파섹당 초당 킬로미터 단위로 표현되는 우주 팽창의 척도입니다. 그러므로 매초, 매 백만 파섹마다 우주는 특정 수 킬로미터만큼 확장됩니다. 이에 대해 생각하는 또 다른 방법은 백만 파섹 떨어진 상대적으로 정지된 물체의 관점에서 생각하는 것입니다. 매초마다 수 킬로미터씩 멀어집니다.

몇 킬로미터입니까? 그게 바로 문제입니다. 과학자들이 허블 상수를 측정하는 데 사용하는 방법에는 세 가지가 있습니다. 가까운 물체를 관찰하여 물체가 얼마나 빨리 움직이는지 확인하고, 블랙홀이나 중성자 별이 충돌하여 생성되는 중력파를 측정하고, 우주 폭발로 알려진 빅뱅 잔광의 작은 수차를 측정합니다. 마이크로파 배경(CMB). 그러나 서로 다른 접근 방식을 통해 서로 다른 가치가 발견되었습니다. 예를 들어, 멀리 떨어진 초신성을 추적하면 초당 73km Mpc의 값이 생성되는 반면, 플랑크 위성을 사용한 CMB 복사 측정에서는 초당 67km Mpc의 값이 생성됩니다.

작년에 연구자들은 중력 렌즈를 이용한 초신성의 거동을 추적하여 우주 팽창에 대한 세 번째 독립적 측정을 수행했습니다. 초신성은 거대한 물체로 인해 발생하는 시공간 왜곡이 배경 물체를 확대하는 렌즈 역할을 합니다. 이 모델들 사이의 가장 좋은 적합성은 CMB에서 파생된 허블 상수 바로 아래에 있었고 통계적 오류 내에서 차이가 있었습니다. 다른 초신성 측정에서 파생된 값에 더 가까운 값이 데이터에 훨씬 더 잘 들어맞았습니다. 이 방법은 불확실성이 큰 새로운 방법이지만 허블 상수에 도달하는 독립적인 수단을 제공했습니다.

Ars Science 편집자 John Timmer는 “우리는 우주 마이크로파 배경의 정보를 사용하여 이를 측정했고 단일 값을 얻었습니다.”라고 썼습니다. “현재 우주에 있는 물체들의 겉보기 거리를 이용해 측정한 결과 약 10% 정도 차이가 나는 값을 얻었습니다. 누가 봐도 둘 다 잘못된 점은 없고, 명확한 측정 방법도 없습니다. ” 한 가지 가설은 초기 우주가 일종의 척력 중력(암흑 에너지 개념과 유사)을 잠시 경험한 후 신비롭게 멈추고 사라졌다는 것입니다. 그러나 흥미롭기는 하지만 여전히 추측에 불과합니다. , 물리학자를 위한 아이디어입니다.

이 마지막 측정은 다음에 따라 달라집니다. 작년에 확인됨 Webb의 데이터를 기반으로 허블의 팽창률 측정은 적어도 우주 거리 척도의 처음 몇 단계에서는 정확했습니다. 그러나 특히 먼 별의 밝기를 측정할 때 우주를 더 깊이 들여다볼 수 있는(따라서 시간을 거슬러 올라갈 수 있는) 아직 발견되지 않은 오류의 가능성이 여전히 남아 있습니다.

그래서 새로운 팀은 최대 1억 3천만 광년 떨어진 5개의 호스트 은하에 있는 총 1,000개의 별인 세페이드 변광성을 추가로 관찰하고 이를 허블 데이터에 연결했습니다. 웹 망원경은 허블의 별 이미지를 더욱 흐릿하고 겹쳐지게 만든 성간 먼지 너머를 볼 수 있으므로 천문학자들은 개별 별을 쉽게 구별할 수 있습니다.

결과는 또한 허블 데이터의 정확성을 확인했습니다. “이제 우리는 허블이 관찰한 모든 범위를 다루었으며, 매우 높은 확신을 가지고 허블 지터의 원인인 측정 오류를 배제할 수 있습니다.” 공동 저자이자 팀 리더인 Adam Rees는 말했습니다., 존스 홉킨스 대학의 물리학자. “Webb과 허블을 결합하면 두 세계의 장점을 모두 얻을 수 있습니다. 우리는 우주 거리 사다리를 따라 더 멀리 올라갈 때 허블의 측정이 여전히 신뢰할 수 있다는 것을 알게 되었습니다. 측정 오류가 제거되면 남은 것은 우리가 우주를 오해했을 가능성이 있는 실제적이고 흥미로운 가능성입니다. ”

천체 물리학 저널 레터, 2024. DOI: 10.3847/2041-8213/ad1ddd (디지털 ID 정보)