De Hubble-constante is een eenheid die beschrijft hoe snel het universum zich uitbreidt op verschillende afstanden vanaf een bepaald punt in de ruimte. Het is een van de hoekstenen van ons begrip van de evolutie van het universum - en onderzoekers zijn verwikkeld in een debat over de werkelijke waarde ervan.
Hoe de constante van Hubble werd ontdekt
De Hubble-constante werd voor het eerst berekend in de jaren 1920 door de Amerikaanse astronoom Edwin Hubble. Hij ontdekte dat wazige, wolkachtige hemellichamen verre sterrenstelsels waren die buiten ons eigen Melkwegstelsel zaten, volgens NASA.
Eerder toonde de Amerikaanse astronoom Henrietta Leavitt aan dat speciale sterren die Cepheid-variabelen worden genoemd en waarvan de helderheid regelmatig stijgt en daalt, een nauw verband hadden tussen de periode van hun variatie en hun intrinsieke helderheid. Door te weten hoe helder een Cepheid werkelijk is en hoe zwak het licht ervan leek vanaf de aarde, kon Hubble de afstand van de Cepheid afleiden.
Wat Hubble vond, was opmerkelijk. Alle sterrenstelsels in het universum leken van onze planeet weg te bewegen. Bovendien, hoe verder een sterrenstelsel was, hoe sneller het zich terugtrok. Deze waarneming, die Hubble in 1929 deed, werd de basis voor wat bekend staat als de wet van Hubble, die stelt dat er een relatie is tussen de afstand die een object in de kosmos van ons is en de snelheid waarmee het zich terugtrekt, volgens een uitlegger van Cornell University.
De aarde bevindt zich trouwens niet op een bevoorrechte plek in het centrum van het universum. Elke waarnemer op elke plaats in de kosmos zal zien dat hemelse entiteiten met een snelheid toenemen die met de afstand toeneemt.
Met behulp van zijn gegevens probeerde Hubble de constante te schatten die zijn naam draagt, met een waarde van ongeveer 342.000 mph per miljoen lichtjaren, of 501 kilometer per seconde per megaparsec (Mpc) in eenheden van kosmologen. (Een megaparsec is gelijk aan 3,26 miljoen lichtjaar.) Nauwkeuriger moderne technieken hebben deze eerste meting verfijnd en aangetoond dat deze ongeveer 10 keer te hoog was.
Waarom de Hubble-constante blijft veranderen
Maar hoeveel Hubble precies afweek, blijft een kwestie van twist. In de jaren negentig ontdekten astronomen dat supernova's in de verte zwakker waren en dus verder weg dan ze eerder hadden vermoed. Deze bevinding gaf aan dat het universum niet alleen aan het uitdijen was, maar ook aan het versnellen in zijn uitdijing. Het resultaat vereiste de toevoeging van donkere energie - een mysterieuze kracht die alles in de kosmos uit elkaar duwt - in de modellen van de kosmologen van het universum.
Na deze verrassing probeerden onderzoekers de snelheid van kosmische versnelling vast te stellen, om erachter te komen hoe het universum begon en evolueerde, en wat zijn uiteindelijke lot zal zijn. Gegevens van Cepheid-variabelen en andere astrofysische bronnen berekenden dat de Hubble-constante in 2016 50.400 mph per miljoen lichtjaar (73,4 km / s / Mpc) was.
Maar een alternatief nummer is afgeleid met behulp van informatie van de Planck-satelliet van de European Space Agency. Het ruimtevaartuig heeft de afgelopen 10 jaar metingen gedaan aan de kosmische microgolfachtergrond - een echo van de oerknal die gegevens bevat over de basisparameters van het universum. Planck ontdekte dat de constante van Hubble in 2018 46.200 mph per miljoen lichtjaar (67,4 km / s / Mpc) was.
De twee waarden lijken misschien niet erg verschillend. Maar elk is buitengewoon nauwkeurig en ze bevatten geen overlap tussen hun foutbalken. Als de Cepheid-schatting onjuist is, betekent dit dat alle afstandsmetingen van astronomen sinds de dagen van Hubble onjuist zijn geweest. Als de tweede schatting onjuist is, dan zou nieuwe en exotische natuurkunde moeten worden geïntroduceerd in natuurkundemodellen van het heelal. Tot nu toe was geen van beide teams van wetenschappers die de cijfers hebben bepaald bereid om grote meetfouten toe te geven.
In juli 2019 gebruikten astronomen een nieuwe techniek om met een nieuwe berekening van de Hubble-constante te komen. Onderzoekers bestudeerden het licht van rode reuzensterren, die aan het eind van hun leven allemaal dezelfde piekhelderheid bereiken. Dit betekent dat astronomen, net als bij de Cepheids, kunnen kijken hoe vage rode reuzensterren vanaf de aarde verschijnen en hun afstand kunnen schatten. De nieuwe waarde zat precies tussen de twee oude in - 47.300 mph per miljoen lichtjaar (69,8 km / s / Mpc) - maar wetenschappers hebben de overwinning nog niet helemaal uitgeroepen.
"We wilden een tiebreaker maken", vertelde Barry Madore, een astronoom aan de Universiteit van Chicago en een lid van het team dat de laatste meting deed, aan WordsSideKick.com. 'Maar er stond niet dat deze kant of die kant klopt. Er stond dat er veel meer slop was dan iedereen eerder dacht.'
Het debat gaat verder. Sommigen hebben gesuggereerd dat het Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), dat kijkt naar rimpelingen in het weefsel van de ruimtetijd gemaakt door verre neutronensterren die in elkaar botsen, een ander onafhankelijk gegevenspunt zou kunnen vormen. Anderen zijn op zoek naar zwaartekrachtlensing, die optreedt wanneer extreem massieve objecten de ruimtetijd buigen en vervormen als een vergrootglas, en een blik werpen op entiteiten die nog verder weg zijn, om de discrepantie op te ruimen. Maar op dit moment weet niemand precies waar en wanneer het definitieve antwoord over de Hubble-constante zal verschijnen.
