Rymdteleskopen Webb och Hubble bekräftar universums expansionshastighet

Rymdteleskopen Webb och Hubble bekräftar universums expansionshastighet

Det är lätt att mäta avstånd till saker när det finns någon form av fysisk kontakt med dem. Du kan till exempel köra bil från en plats till en annan för att se hur långt det är. Men vad händer när det inte finns något sätt att göra det, som i fallet med astronomi?

Under århundradena har astronomer kommit på ett antal smarta sätt att mäta hur långt bort objekt i universum är från oss. Det enklaste sättet är att använda grundläggande trigonometri för att hitta avståndet till de närmaste stjärnorna.

En av de smartaste metoderna kom till i början av 1900-talet. Henrietta Swan Leavitt (1868 – 1921), en astronom vid Harvard College Observatory i Cambridge, Massachusetts, lade märke till en intressant egenskap hos en viss typ av stjärnor, kända som Cepheidvariabler (först observerade i den norra konstellationen Cepheus). Stjärnorna ökade i styrka cykliskt och minskade sedan med samma mängd ljus under bestämda tidsperioder. Dessa ovanliga stjärnor pulserade som om de vore jättelika ”hjärtan”.

Leavitt såg också att det fanns ett samband mellan tiden och skillnaden i ljusstyrka (perioden) och hur mycket deras ljusstyrka verkade förändras för oss här på jorden. Detta kan jämföras med deras så kallade absoluta ljusstyrka, eller hur ljusa de faktiskt är när de placeras på ett standardiserat avstånd från oss.

Tänk dig att du har två stjärnor som verkar ha samma ljusstyrka. Om du placerar dem sida vid sida på ett standardavstånd så upptäcker du att den ena stjärnan är mindre och mycket närmare dig. Den andra stjärnan, är i själva verket väldigt ljusstark. Det är en större och kraftfullare stjärna, men den och ligger mycket längre bort.

Detta förhållande mellan period och ljusstyrka för Cepheidvariabler har använts av Hubble Space Telescope (HST) för att finjustera universums ålder (13,8 miljarder år med en noggrannhet på mindre än 1%), men också dess hastighet expansion efter Big Bang, som skapade den. Före HST:s 34-åriga observationer varierade uppskattningarna från 10 miljoner till 20 miljoner år.

Nu, i samband med observationer från det nyare rymdteleskopet James Webb, är resultaten från HST ännu mer solida än de var tidigare. Avstånd har dessutom dubbla bekräftats när man att hittade avstånden till supernovor av typ Ia. Dessa är explosiva stjärnhändelser som involverar ett binärt stjärnsystem där en av paret är en vit dvärg.

Med detta resultat lämnas kosmologer – det vill säga astronomer som studerar universums ursprung och utveckling – till att lösa ett relaterat mysterium. Varför skiljer sig expansionen av det nybildade universum från vad vi ser i närheten av oss idag? Förhoppningen är att ESA:s nya rymdobservatorium Euclid, plus tillägget av det framtida Nancy Roman rymdteleskopet (som planeras att skickas upp i början av 2027), kommer att kunna förklara detta.

Bilden i artikeln visar NGC 5468, en spiralgalax 130 miljoner ljusår från jorden. Detta speciella objekt innehåller de mest avlägsna Cepheid-variabelstjärnorna som HST har kunnat observera. Dess fyra spiralarmar är fulla av blåfärgade unga stjärnor, medan de små, lila färgade områdena är stjärnbildande regioner. De små röda fläckarna som också syns är ännu mer avlägsna galaxer i bakgrunden.

För ESA:s pressmeddelande och bilder, se här.

Text: Tom Callen