Jak Adam Riess pomohl odhalit zrychlené rozpínání vesmíru?
Adam Riess sehrál klíčovou roli při vyhodnocení supernov v High-z Supernova Search Team. Pomáhal rozlišovat, zda je supernova slabá kvůli vzdálenosti, vlastní svítivosti nebo prachu. Tato práce přispěla k objevu zrychleného rozpínání a navázala na širší příběh měření kosmických vzdáleností.
© / kredit: NASA, ESA, STScI · Zdroj · · Public domain · Úpravy: zmenšení, rámeček a kredit.
Supernovy nejsou dokonale stejné zdroje
Adam Riess se narodil v roce 1969 v USA. Kdyby všechny supernovy typu Ia měly stejný známý světelný výkon, stačilo by porovnat jej se světlem zachyceným na Zemi. Ve skutečnosti se jejich vrcholové svítivosti liší a světlo navíc může zeslabit prach.
Astronomové proto měří světelnou křivku, tedy průběh jasnosti v čase, a sledují ji v několika barevných oborech. Rozdíly v rychlosti zjasňování a slábnutí i v barvě poskytují informace, které jediná fotografie neobsahuje.
Co přinesla práce s více barvami
Riess společně s Williamem Pressem a Robertem Kirshnerem popsal v roce 1996 metodu využívající tvary vícebarevných světelných křivek. Jejich vztah ke svítivosti se odvozoval z pozorovaných supernov, pro které byly dostupné doplňující údaje.
Barvy pomáhají odhadnout, nakolik světlo zeslabil prach. Tvar křivky zase přispívá k určení skutečné svítivosti. Výsledkem je odhad vzdálenosti i jeho nejistoty. Nejde o přesné přečtení vzdálenosti z jediného čísla: metoda musí být kalibrována a její předpoklady kontrolovány.
Jak se z odhadů vzdálenosti stal kosmologický závěr
V roce 1998 byl Riess prvním autorem práce High-z týmu, která porovnala vzdálené supernovy s blízkými. Pozorované jasnosti spolu s rudými posuvy lépe odpovídaly modelům se zrychleným rozpínáním než uvažovaným modelům bez něj.
Rozhodovala společná analýza více objektů a zkoušky možných zkreslení, například prachu nebo změn vlastností supernov s kosmickým časem. Základní vztahy mezi svítivostí a vzdáleností navazují na příběh měření vzdáleností pomocí cefeid.
Zrychlování rozpínání a dnešní hodnota H₀ jsou různé otázky
Objev zrychleného rozpínání odpověděl na otázku, jak se rozpínání vesmíru během jeho historie měnilo. Hubbleova konstanta H₀ naproti tomu udává, jak rychle se vesmír rozpíná dnes. Riess se podílel na výzkumu obou těchto otázek.
Riess se později podílel také na zpřesňování žebříku vzdáleností, včetně projektu SH0ES, který propojuje geometrické kalibrace, cefeidy a supernovy. Rozdíl některých takto získaných hodnot H₀ a odhadů z reliktního záření patří k Hubbleovu napětí. Schéma níže ukazuje odlišnost obou cest; tento dnešní problém není totožný s objevem z roku 1998.
Dnešní rychlost rozpínání vesmíru určujeme dvěma cestami. První vychází z reliktního záření: pomocí modelu vývoje vesmíru z něj vypočítáme dnešní hodnotu Hubbleovy konstanty. Druhá porovnává změřené vzdálenosti galaxií s rychlostmi jejich vzdalování, které odvozujeme z rudého posuvu světla. První cesta dává hodnoty přibližně 67–68 km/s/Mpc, druhá kolem 73–74 km/s/Mpc. Obě tedy odpovídají na stejnou otázku: jak rychle se vesmír rozpíná dnes? Rozdíl mezi výsledky označujeme jako Hubbleovo napětí. Uvedená rozmezí shrnují výsledky různých měření; přesnost každého jednotlivého měření se uvádí zvlášť.
© / kredit: Kosmologické novinky · Zdroj · Odborný podklad · CC BY 4.0 · Úpravy: vlastní schéma.
Jak správně připsat zásluhu
Riess pracoval ve spolupráci vedené Brianem Schmidtem. Druhou nezávislou spolupráci vedl Saul Perlmutter. Nobelova cena z roku 2011 ocenila tuto trojici za objev zrychlování rozpínání.
Riessův profil zdůrazňuje důležitou část celé cesty: jak převést pozorované světlo na porovnatelné vzdálenosti a ověřit, že překvapivý výsledek nevytvořila použitá metoda. Bez práce mnoha dalších pozorovatelů a spoluautorů by taková analýza neměla potřebná data.
Zdroje a další čtení
Proč je to zajímavé právě pro vás?
Riessův přínos ukazuje, jak mnoho záleží na převodu zachyceného světla na fyzikální údaj. Kalibrace a kontrola vlivu prachu jsou součástí samotného měření vzdálenosti, nikoli pouhý dodatek k objevu.
Našli jste chybu nebo nepřesnost? Napište redakci. (redakce@kosmonovinky.cz)