Ο γαλαξίας NGC 7038 και η διαστολή του Σύμπαντος
Credit: ESA/Hubble & NASA, D. Jones Acknowledgement: G. Anand, L. ShatzΧάρη στους Κηφείδες και τους υπερκαινοφανείς τύπου Ia που εμπεριέχει, ο γαλαξίας NGC 7038 χρησιμοποιείται από τους αστρονόμους για την μέτρηση αστρονομικών αποστάσεων και κατά συνέπεια για τον προσδιορισμό της σταθεράς Hubble που ποσοτικοποιεί τον ρυθμό της διαστολής του Σύμπαντος. Ο γαλαξίας αυτός βρίσκεται περίπου 220 εκατ. έτη φωτός μακριά, στον νότιο αστερισμό του Ινδού, και αυτή η εικόνα του ελήφθη από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.
Ο προσδιορισμός της απόστασης των ουράνιων αντικειμένων, ιδιαίτερα των πιο μακρινών, αποτελεί τεράστια πρόκληση για τους αστρονόμους και βασίζεται στην επονομαζόμενη κοσμική κλίμακα αποστάσεων, δηλαδή σε μια αλληλένδετη σειρά διαφορετικών τεχνικών μέτρησης, όπου το κάθε «σκαλοπάτι» της κλίμακας χρησιμοποιείται για να βαθμονομήσει (καλιμπράρει) το επόμενο.
Αυτό, ωστόσο, σημαίνει, ότι η ακρίβεια της μέτρησης των αποστάσεων στις μεγαλύτερες κλίμακες εξαρτάται από την ακρίβεια με την οποία μπορούμε να προσδιορίσουμε τις αποστάσεις στις μικρότερες. Κάθε νέο «σκαλοπάτι» στην κοσμική κλίμακα αποστάσεων «χτίζεται» με την βοήθεια διαφορετικών ουράνιων αντικειμένων, τα οποία εκλύουν συγκεκριμένη ολική φωτεινή ενέργεια ανά μονάδα χρόνου σε όλα τα μήκη κύματος. Δεδομένου ότι η ένταση της ακτινοβολίας ενός ουράνιου σώματος μειώνεται ανάλογα με το τετράγωνο της απόστασής του, εάν υπολογίσουμε με ειδικά όργανα την φαινόμενη φωτεινότητά του, δηλαδή το πόσο φωτεινό φαίνεται από την Γη, μπορούμε να υπολογίζουμε την απόστασή του. Αυτά τα αντικείμενα, στα οποία συγκαταλέγονται οι Κηφείδες και οι υπερκαινοφανείς τύπου Ia που εμπεριέχει ο γαλαξίας NGC 7038, ονομάζονται πρότυπα κεριά.
Υπενθυμίζουμε εδώ ότι οι Κηφείδες είναι ένα είδος περιοδικά παλλόμενων άστρων, η περίοδος ταλάντωσης των οποίων εξαρτάται από την πραγματική τους φωτεινότητα. Μετρώντας, κατά συνέπεια, την περίοδο ταλάντωσής τους, μπορούμε να υπολογίσουμε την πραγματική τους φωτεινότητα. Οι υπερκαινοφανείς τύπου Ia, από την άλλη, είναι ένα είδος αστρικών εκρήξεων που παρατηρούνται σε διπλά αστρικά συστήματα, το ένα άστρο των οποίων είναι λευκός νάνος. Καθώς, δηλαδή, ο λευκός νάνος απορροφά ύλη από τις εξωτερικές στοιβάδες του άστρου-συνοδού του, η μάζα του αυξάνει διαρκώς, ώσπου τελικά υπερβαίνει ένα κρίσιμο όριο (το επονομαζόμενο όριο Chandrasehkar, που ισούται με περίπου 1,4 ηλιακές μάζες). Καθώς, τότε, η εσωτερική του πίεση δεν επαρκεί πλέον, ώστε να αντισταθεί στην βαρύτητά του, ο λευκός νάνος καταρρέει κάτω από το ίδιο του το βάρος, αυξάνοντας την πυκνότητα και την θερμοκρασία στον πυρήνα του σε ακραία επίπεδα. Εντέλει, ο λευκός νάνος εκρήγνυται με πρωτοφανή βιαιότητα και καταστρέφεται ολοκληρωτικά.
Ένας από τους πρωταρχικούς επιστημονικούς στόχους του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, που εκτοξεύθηκε στις 24 Απριλίου του 1990, ήταν ο ακριβής προσδιορισμός αστρονομικών αποστάσεων και μέσω αυτού ο υπολογισμός της σταθεράς Hubble, η οποία ποσοτικοποιεί τον ρυθμό της διαστολής του Σύμπαντος. Στα χρόνια που ακολούθησαν, μάλιστα, οι ολοένα και πιο ακριβείς μετρήσεις των αστρονομικών αποστάσεων ανέδειξαν ένα από τα κορυφαία και άλυτα ακόμη προβλήματα που αντιμετωπίζει η σύγχρονη κοσμολογία.
Το πρόβλημα αυτό αφορά στο γεγονός ότι η τιμή της σταθεράς Hubble που προκύπτει με βάση τις αποστάσεις και τις ταχύτητες με τις οποίες απομακρύνονται διαφορετικοί γαλαξίες στο τοπικό μας Σύμπαν, διαφέρει σημαντικά από αυτήν που εξάγεται μέσα από την ανάλυση των δεδομένων του διαστημικού τηλεσκοπίου Planck για την αρχέγονη ακτινοβολία του υπέρθερμου βρεφικού Σύμπαντος. Μέχρι στιγμής, δεν έχει υπάρξει ικανοποιητική ερμηνεία για αυτή την αναντιστοιχία στην τιμή της σταθεράς Hubble που προκύπτει από τις δύο αυτές μεθόδους.
Σύμφωνα με πολλούς επιστήμονες, αυτό μπορεί και να οφείλεται στο γεγονός ότι το Καθιερωμένο Πρότυπο της Κοσμολογίας, που συνοψίζει τις γνώσεις μας για το περιεχόμενο του Σύμπαντος σε ύλη και ενέργεια, καθώς και για την εξέλιξή του στον χρόνο, είναι ελλιπές.
Μπορείτε να βρείτε περισσότερες πληροφορίες για την σταθερά Hubble, καθώς και γι’ αυτή την αναντιστοιχία ως προς την μετρήσιμη τιμή της στο ακόλουθο άρθρο:
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου