Astronomer kartlegger avstander til 56 000 galakser, den største katalogen noensinne

Hvor gammelt er universet vårt, og hvor stor er det? Et team av forskere ledet av University of Hawaiʻi i Mānoa astronomene Brent Tully og Ehsan Kourkchi fra Institute for Astronomy har satt sammen den største samlingen noensinne av høypresisjons galakseavstander, kalt Cosmicflows-4. Ved hjelp av åtte forskjellige metoder målte de avstandene til hele 56 000 galakser. Studien er publisert i The Astrophysical Journal.

Galakser, som Melkeveien, er universets byggesteiner, som hver består av opptil flere hundre milliarder stjerner. Galakser utenfor vårt umiddelbare nabolag skynder seg bort, raskere hvis de er fjernere, noe som er en konsekvens av utvidelsen av universet som begynte i øyeblikket av Big Bang. Målinger av avstandene til galakser, kombinert med informasjon om deres hastigheter borte fra oss, bestemmer skalaen til universet og tiden som har gått siden fødselen.

“Siden galakser ble identifisert som separate fra Melkeveien for hundre år siden, har astronomer forsøkt å måle avstandene deres,” sa Tully. “Nå ved å kombinere våre mer nøyaktige og rikelige verktøy, er vi i stand til å måle avstander til galakser, og den relaterte ekspansjonshastigheten til universet og tiden siden universet ble født med en presisjon på noen få prosent.”

Fra de nylig publiserte målingene utledet forskerne ekspansjonshastigheten til universet, kalt Hubble-konstanten, eller H₀. Teamets studie gir en verdi av H₀ = 75 kilometer per sekund per megaparsec eller Mpc (1 megaparsec = 3,26 millioner lysår), med svært liten statistisk usikkerhet på omtrent 1,5%.

Det finnes en rekke måter å måle galakseavstander på. Generelt fokuserer individuelle forskere på en individuell metode. Cosmicflows-programmet ledet av Tully og Kourkchi inkluderer sitt eget originale materiale fra to metoder, og inneholder i tillegg informasjon fra mange tidligere studier. Fordi Cosmicflows-4 inkluderer avstander avledet fra en rekke uavhengige, distinkte avstandsberegninger, bør sammenlikninger avbøte mot en stor systematisk feil.

Kosmisk dilemma

Astronomer har satt sammen et rammeverk som viser at universets alder er litt mer enn 13 milliarder år gammelt, men et dilemma av stor betydning har oppstått i detaljene.

Fysikken til universets utvikling basert på standardmodellen for kosmologi spår H₀ = 67,5 km/s/Mpc, med en usikkerhet på 1 km/s/Mpc. Forskjellen mellom de målte og forutsagte verdiene for Hubble-konstanten er 7,5 km/s/Mpc – mye mer enn det som kan forventes gitt de statistiske usikkerhetene. Enten er det et grunnleggende problem med vår forståelse av kosmos fysikk, eller så er det en skjult systematisk feil i målingene av galakseavstander.

Cosmicflows-4 brukes også til å studere hvordan galakser beveger seg individuelt, i tillegg til å flyte med universets totale utvidelse. Avvik fra denne jevne ekspansjonen oppstår på grunn av gravitasjonspåvirkninger fra materieklumper, på skalaer som strekker seg fra vår jord og sol opp til forsamlinger av galakser på skalaer på en halv milliard lysår. Den mystiske mørke materien er den dominerende komponenten i større skalaer. Med kunnskap om bevegelsene til galakser som svar på massen rundt dem, kan vi gjenskape banene som galakser har fulgt siden de ble dannet, noe som gir oss en bedre forståelse av hvordan univers‘s enorme, mørk materie dominerte strukturer har dannet seg over evigheter av tid.

---

---