Gravitační čočky potvrzují zrychlující se expanzi vesmíru

Hubbleova konstanta – míra rozpínání vesmíru – je jednou z fundamentálních veličin popisujících náš vesmír. Skupina astronomů v rámci spolupráce programu H0LiCOW, jejímž vedoucím je Sherry Suyu, profesorka na Technical University Mnichov (TUM) a Max Planck Institute for Astrophysics v Garchingu, Německo, použila Hubbleův kosmický teleskop HST a další vesmírné observatoře ke studiu pěti galaxií za účelem uskutečnění nezávislého měření Hubbleovy konstanty. Tento výzkum byl prezentován v článku publikovaném v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Nové měření je naprosto nezávislé – ale ve vynikající shodě s dalšími měřeními Hubbleovy konstanty v místní části vesmíru, ke kterému byly využity proměnné hvězdy, tzv. cepheidy, a supernovy jako referenční body.

Nicméně hodnota měření, která uskutečnila Sherry Suyu se svými spolupracovníky, stejně jako měření využívající cepheidy a supernovy, jsou odlišná od měření, která uskutečnila evropská družice Planck. Avšak tady je důležitý rozdíl – astronomická družice Planck měřila Hubbleovu konstantu mladého vesmíru na základě pozorování kosmického mikrovlnného pozadí.

Zatímco hodnoty Hubbleovy konstanty určené družicí Planck souhlasí s našimi současnými poznatky o vývoji vesmíru, hodnoty získané jinými skupinami astronomů pro místní vesmír nejsou ve shodě s námi uznávanými teoretickými modely vesmíru. „Rychlost rozpínání vesmíru nyní začíná být měřena rozdílnými způsoby s tak vysokou přesností, že současné nesrovnalosti mohou možná potvrdit směřování k nové fyzice mimo naše současné znalosti o vesmíru,“ doplňuje Sherry Suyu.

Cílem výzkumu byly hmotné galaxie nacházející se mezi Zemí a velmi vzdálenými kvazary – mimořádně svítivými jádry galaxií. Světlo ze vzdálených kvazarů je ohýbáno kolem velmi hmotných galaxií jako důsledek silné gravitační čočky. To vytváří mnohonásobné obrazy vzdáleného kvazaru, trochu roztažené do dlouhých oblouků.

Protože galaxie nevytvářejí dokonale sférické zobrazení kvazarů a čočkující galaxie a kvazary nejsou přesně seřazené se Zemí, světlo různých obrázků vzdáleného kvazaru absolvuje dráhy, které mají nepatrně odlišnou délku. Protože jasnost kvazarů se mění s časem, mohou astronomové rovněž spatřit odlišné mihotající se snímky s časovým odstupem; zpoždění mezi nimi závisí na délce dráhy překonané světlem. Tato zpoždění přímo souvisejí s hodnotou Hubbleovy konstanty. „Naše metoda je nejjednodušší a přímo měří Hubbleovu konstantu, když pouze využívá geometrii a všeobecnou teorii relativity, žádné další předpoklady,“ vysvětluje spoluautor výzkumu Frédéric Courbin z Laboratory of Astrophysics, Lastro, Švýcarsko.

Využití přesných měření času zpoždění mezi mnohonásobnými snímky, stejně tak i počítačových modelů, umožnilo týmu astronomů určit hodnotu Hubbleovy konstanty s impozantně vysokou přesností: 71,9±2,7 kilometrů za sekundu na megaparsek. „Přesnost měření Hubbleovy konstanty je rozhodující pro současnou astronomii a může pomoci potvrdit nebo vyvrátit, zda naše představy o vesmíru – složeného z temné energie, skryté a normální hmoty – jsou skutečně správné, nebo zda chybujeme v něčem základním.“

Zdroj: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/cosmic-lenses-support-findings-on-accelerated-universe-expansion a http://www.keckobservatory.org/recent/entry/astronomers_measure_universe_expansion_get_hints_of_new_physics

autor: František Martinek