Astronomowie spierają się o tempo ekspansji wszechświata od prawie wieku. Nowa niezależna metoda pomiaru tego wskaźnika może pomóc w oddaniu decydującego głosu.
Po raz pierwszy astronomowie obliczyli stałą Hubble’a – tempo, w jakim wszechświat się rozszerza – na podstawie obserwacji kosmicznych błysków zwanych szybkimi rozbłyskami radiowymi lub FRB. Chociaż wyniki są wstępne, a niepewność jest duża, technika może dojrzeć do potężnego narzędzia do ustalenia nieuchwytnej stałej Hubble’a, donoszą badacze.
Ostatecznie, jeśli uda się zmniejszyć niepewności w nowej metodzie, może to pomóc w rozstrzygnięciu długotrwałej debaty, która utrzymuje równowagę naszego zrozumienia fizyki wszechświata.
„W przyszłości widzę wielkie obietnice w tym pomiarze, zwłaszcza w obliczu rosnącej liczby wykrytych powtarzających się FRB” – mówi astronom z Uniwersytetu Stanforda Simon Birrer, który nie był zaangażowany w nowe prace.
Astronomowie zazwyczaj mierzą stałą Hubble’a na dwa sposoby. Jeden wykorzystuje kosmiczne mikrofalowe tło, światło wyemitowane wkrótce po Wielkim Wybuchu w odległym wszechświecie. Drugi wykorzystuje supernowe i inne gwiazdy w pobliskim wszechświecie. Te podejścia nie zgadzają się obecnie o kilka procent. Nowa wartość z FRB pojawia się w tempie ekspansji około 62,3 kilometrów na sekundę na każdy megaparsek (około 3,3 miliona lat świetlnych). Chociaż jest niższy niż inne metody, jest wstępnie bliższy wartości z kosmicznego tła mikrofalowego lub CMB.
„Nasze dane zgadzają się nieco bardziej ze stroną CMB niż ze stroną supernowej, ale pasek błędu jest naprawdę duży, więc tak naprawdę nie można nic powiedzieć” – mówi Steffen Hagstotz, astronom z Uniwersytetu Sztokholmskiego. Niemniej jednak, mówi: „Myślę, że szybkie rozbłyski radiowe mogą być równie dokładne, jak inne metody”.
Nikt nie wie dokładnie, co powoduje FRB, chociaż jednym z możliwych wyjaśnień są erupcje z wysoce magnetycznych gwiazd neutronowych. W ciągu kilku milisekund, kiedy FRB emitują fale radiowe, ich ekstremalna jasność sprawia, że są widoczne na dużych kosmicznych odległościach, dając astronomom możliwość zbadania przestrzeni między galaktykami.
Gdy sygnał FRB podróżuje przez pył i gaz oddzielający galaktyki, ulega rozproszeniu w przewidywalny sposób, co powoduje, że niektóre częstotliwości docierają nieco później niż inne. Im dalej od FRB, tym bardziej rozproszony jest sygnał. Używając pomiarów tego rozproszenia, Hagstotz i współpracownicy oszacowali odległości do dziewięciu FRB. Porównując te odległości z prędkościami, z jakimi galaktyki goszczące FRB oddalają się od Ziemi, zespół obliczył stałą Hubble’a.
Największy błąd w nowej metodzie wynika z niewiedzy dokładnie, jak sygnał FRB rozprasza się, gdy opuszcza swoją macierzystą galaktykę przed wejściem w przestrzeń międzygalaktyczną, gdzie zawartość gazu i pyłu jest lepiej zrozumiana. Dzięki kilkuset FRB zespół szacuje, że może zmniejszyć niepewność i dopasować dokładność innych metod, takich jak supernowe.
„To pierwszy pomiar, więc nie jest to zbyt zaskakujące, że obecne wyniki nie są tak dokładne, jak inne bardziej dojrzałe sondy”, mówi Birrer.
Nowe dane dotyczące FRB mogą pojawić się już wkrótce. Pojawia się wiele nowych obserwatoriów radiowych, a większe badania, takie jak te proponowane dla Square Kilometre Array, mogą odkrywać dziesiątki do tysięcy FRB każdej nocy. Hagstotz spodziewa się, że w ciągu najbliższego roku lub dwóch będzie wystarczająco dużo FRB z oszacowaniem odległości, aby dokładnie wyznaczyć stałą Hubble’a. Takie dane o FRB mogą również pomóc astronomom zrozumieć, co jest przyczyną jasnych wybuchów.
„Jestem bardzo podekscytowany nowymi możliwościami, które wkrótce będziemy mieli”, mówi Hagstotz. „To naprawdę dopiero początek”.
