Spiralgalaksen NGC 4603 som inneholder cepheider som brukes til avstandsmålinger. Kreditt: ESA/Hubble & NASA, J. Maund
Jakten på Cepheider
Den topprangerte vitenskapelige begrunnelsen for å bygge[{” attribute=””>Hubble Space Telescope was to determine the size and age of the Universe through observations of Cepheid variables in distant galaxies. This scientific goal was so important that it put constraints on the lower limit of the size of Hubble’s primary mirror. Cepheids are a special type of variable star with very stable and predictable brightness variations. The period of these variations depends on physical properties of the stars such as their mass and true brightness. This means that astronomers, just by looking at the variability of their light, can find out about the Cepheids’ physical nature, which then can be used very effectively to determine their distance. For this reason, cosmologists call Cepheids “standard candles.”
Astronomers have used Hubble to observe Cepheids with extraordinary results. The Cepheids have then been used as stepping-stones to make distance measurements for supernovae, which have, in turn, given a measure for the scale of the Universe. Today we know the age of the Universe to a much higher precision than before Hubble: around 13.7 billion years.
“We certainly live in exciting times. Hubble has made enormous progress possible within cosmology. Today we have a much more unified cosmological picture than was possible even five years ago when people were talking of ‘The Cosmology in Crisis’. We have seen a dramatic change from misery to glory!”
— Gustav A. Tammann, Astronomer, University of Basel
Pictured is the supernova of the type Ia star 1994D, in galaxy NGC 4526. The supernova is the bright spot in the lower left corner of the image. Credit: ESA/Hubble
The expansion of the Universe
One of Hubble’s initial ‘core’ purposes was to determine the rate of expansion of the Universe, known to astronomers as the “Hubble Constant.” After eight years of Cepheid observations this work was concluded by finding that the expansion increases by 70 km/second for every 3.26 million light-years you look further out into space.
Hubble’s sharp vision means that it can see exploding stars, supernovae that are billions of light years away, and difficult for other telescopes to study. A supernova image from the ground usually blends in with the image of its host galaxy. Hubble can distinguish the light from the two sources and thus measure the supernova directly.
I mange år har kosmologer diskutert om utvidelsen av universet ville stoppe i en fjern fremtid eller fortsette stadig saktere. Fra resultatene av Hubbles supernovastudier virker det klart at utvidelsen ikke er i nærheten av å bremse. Faktisk, på grunn av en mystisk egenskap ved selve rommet, kalt mørk energi, akselererer utvidelsen og vil fortsette for alltid. Denne overraskende konklusjonen kom fra kombinerte målinger av fjerntliggende supernovaer med de fleste av verdens førsteklasseteleskoper, inkludert Hubble. Videre indikerer nyere supernovaresultater at kosmos ikke alltid akselererte, men begynte å akselerere da universet var mindre enn halvparten av sin nåværende alder.
Siden Hubbles måling av universets utvidelse, har det vært andre mer presist målingerfor eksempel med Spitzer romteleskop. Imidlertid disse forskjellige mål har ikke vært i samsvar, forårsaker en mysterium og gyting nye teorier. Nye mål med NASAs romerske romteleskop eller fra gravitasjonsbølger kan bidra til å løse striden.
Oppdagelsen av den akselererende utvidelsen av universet førte til at tre astronomer, Saul Perlmutter, Adam Riess og Brian Schmidt, ble tildelt prisen 2011 Nobelprisen i fysikk.
“Hubble ga oss avstandsmålingene til de fire første supernovaene som fikk oss til å innse at noe var galt med vår nåværende forståelse av universet. Selv om det klare beviset på at universet akselererer kom senere, kunne vi ikke forene Hubble-observasjonene våre med et univers der utvidelsen avtar.»
— Bruno Leibundgut, astronom, European Southern Observatory (