우주의 팽창이나 수축은 그 내용과 과거의 역사에 달려있다. 충분한 물질로 팽창이 느려지거나 심지어 수축이 될 것입니다. 반면에 암흑 에너지는 우주를 팽창 속도를 증가시키는 방향으로 유도합니다. 확장의 현재 비율은 일반적으로 표현으로 허블 일(당 킬로미터 단위의 두 번째당 Megaparsec,또는 단지 초당).

허블은 우주가 정적이 아니라 오히려 팽창하고 있음을 발견했습니다!

역사적인 개관

1920 년대에 에드윈 허블 이용하여,새로 건설된 100″망원경에서 MountWilson 전망대,감지 변수에 별에서 여러 터치. 성운는 diffuseobjects 그 화제의 뜨거운 논쟁에서 천문 커뮤니티:었 theyinterstellar 구름에서 우리 자신의 Milky Way galaxy,또는 은하계 전체의 galaxy?이것이 어려운 질문에 대답하기 때문에 그것은 악명 높게 측정하기 어려운 thedistance 대부분의 천문 기관이 없기 때문에 참조 점에 대한 비교입니다.허블의 발견은이 가변 별들이 특징을 가지고 있기 때문에 혁명적이었습니다.패턴은 Cepheid 변수라고 불리는 별들의 부류를 닮았다. 전,헨리에타티에,그룹의 일부 여성 천문학자들은 작업에서 하버드 대학 천문대,그 shownthere 었을 꽉 사이의 상관 관계의 기간 Cepheid 변 및 itsluminosity(본질적인 광도). 을 알고의 밝기를 원본 그것은 가능한 tomeasure 거리하는 소스를 측정하여 어떻게 밝은 그것을 우리에게 나타납:the dimmerit 나타나 더 멀리하면 좋은 성적을 얻을 수 있습니다. 따라서,측정하여 기간의 이러한 성급(및 hencetheir 광도)및 그들의 명백한 밝기,허블길 수있는 것을 보여주기 위해 이러한 nebulawere 지 않는 구름 이내에 우리 자신의 갤럭시,하지만 외부 은하에서 멀리 풀 됩니다.

허블은 두 번째로 획기적인 발견이었 비교를 기반으로 그의 측정 theCepheid 기반 갤럭시 거리 측정과 측정의 상대적 velocitiesof 이르렀습니다. 그는 더 먼 은하가 우리에게서 더 멀리 움직이고 있음을 보여주었습니다.:

v=Hod

여기서 v 는 은하가 우리에게서 멀어지는 속도이고 d 는 그 거리입니다. 비례 성 호는 이제 허블 상수(Hubble constant)라고 불립니다. 이 commonunit 의 속도 측정에 사용되는 속도의 갤럭시 km/초 동안,가장 commonunit 의 측정을 위해 거리,근처에는 은하라고 Megaparsec(Mpc)whichis 같 3.26 백만 광년 또는 30,800,000,000,000,000,000km! 따라서 허블 상수의 단위는(km/sec)/Mpc 입니다.

이 발견은우주론의 현대 시대의 시작. 오늘날,Cepheid 변수 중 하나 남아있 bestmethods 측정거리 은하고 있는 중요한 결정 expansionrate(우수)그리고 시대의 우주.

Cepheid 변수는 무엇입니까?

태양과 Cepheid 가변 별을 포함한 모든 별의 구조는 별에서 물질의 불투명도로 결정됩니다. 는 경우 이 문제는 매우 불투명한 다음,그것은 장기간에 대한 포인트 확산에서 뜨거운의 중심인 강력한 온도 andpressure 그라데이션을 개발할 수 있습에서 스타이다. 물질이 거의 투명하면사진은 별을 통해 쉽게 이동하고 온도 구배를 지 웁니다. Cepheid starsoscillate 두 상태 사이:별이 컴팩트 한 상태에있을 때,레이어의 헬륨은 단독으로 이온화됩니다. 광자 분산형의 바운 전자서 thesingly 이온화된 헬륨 원자,따라서 레이어는 매우 불투명하고 큰 온도 andpressure 그라디언트 구축을 통해 계층입니다. 이러한 큰 압력으로 인해 층(및전체 별)이 확장됩니다. 때 스타에서 펼쳐진 상태,헬륨에 layeris 이중으로 이온화,그래서는 계층 더 투명한 방사선하고있 muchweaker 압력 그라데이션을 통해 레이어입니다. 중력에 대한 thestar 를지지 할 압력 구배가 없으면 레이어(및 전체 별)가 계약하고 별이 itscompressed 상태로 돌아갑니다.

Cepheid 가변 별은 5~20 개의 태양 질량 사이의 질량을 가지고 있습니다. Moremassive 별은 더 빛나고 더 확장 된 봉투를 가지고 있습니다. 기 때문에 그들의 envelopesare 더욱 확장하고 밀도 그들의 봉투에 낮은,그들의 변동 기간에 비례하는 역의 제곱근밀도 레이어에서 islonger.

이 이미지를 설명하는 HST 보도 자료에 텍스트 링크.

Cepheids 사용의 어려움

cepheids 를 distanceindicators 로 사용하는 것과 관련된 여러 가지 어려움이있었습니다. 지난 세기의 많은 기간 동안 천문학 자들은 별에서 플럭스를 측정하기 위해 사진 판을 사용했습니다. 플레이트는 고도로 비선형 적이었고 종종 잘못된 플럭스 측정을 생성했습니다.거대한 별은 수명이 짧기 때문에 항상 먼지가 많은 출생지 근처에 위치합니다.먼지 빛을 흡수,특히 푸른 파장은 대부분 사진 이미지 weretaken,과하지 않는 경우 제대로 수정을 위한,이 먼지 흡수할 수 있으로 이어질 erroneousluminosity 결정. 마지막으로,그것은 매우 어려운을 감지하는 Cepheids indistant 은하에서 지상:지구의 분위기 변동이 불가능 toseparate 이 별에서 확산하는 빛의 자신의 호스트니다.

또 다른 역사적인 어려움으로 사용하 Cepheids 로 거리를 지표되었는 문제의 거리를 결정하기 샘플 근처의 Cepheids. 최근 몇 년 동안,천문학자들이 개발한 여러 가지 매우 믿을 수 있고 독립적인 방법의 determiningthe 거리에게 큰 마젤란 클라우드(LMC)고 작은 마젤란 클라우드(SMC),두 개의 인근 satellite 은하의 의는 우리 자신의 은하. LMC 및 SMC 가 포함되어 있기 때문에큰 수의 Cepheids 를 사용하여 거리 스케일을 보정 할 수 있습니다.

최근 진행

기술적 진보는 사용 천문학자들은 수를 극복하기 위해의 다른 과거 어려움이 있습니다. Ccd 라고 불리는 검출기(디지털 카메라에 사용되는 것과 같은 전하 결합 장치)는 방사선 플럭스 측정을 가능하게했습니다. 이 탐지기는 또한 infraredwavelengths 에서 민감합니다. 먼지는 이러한 파장에서 훨씬 더 투명합니다. 플럭스를멀티플 파장을 측정함으로써 천문학 자들은 먼지의 영향을 보정하고 훨씬 더 정확한 거리 결정을 내릴 수있었습니다.

이러한 진보는 은하의”로컬 그룹”을 구성하는 인근 은하에 대한보다 정확한 연구를 가능하게했다. 천문학 자들은 안드로메다 은하의 금속 리치 너 영역과 금속 불량 외부 영역 모두에서 세페이드를 관찰했다. (천문학자에게”금속”은 헬륨보다 무거운 모든 원소입니다.주기적 표에서 두 번째로 가벼운 원소. 이러한 요소는 별에서 생성되며 궁극적으로 별이 진화함에 따라 항성 매개체로 방출됩니다.)이 작품은 Cepheidsdid 의 특성이 화학적 풍부도에 민감하게 의존하지 않는다는 것을 보여 주었다. 이러한 진보에도 불구하고 지구의 대기에 의해 제한된 천문학 자들은 nearestgalaxies 까지의 거리 만 측정 할 수있었습니다. 또한 동의 확장으로 인해 우주 은하가”상대적인 움직임”으로 인해 중력의 당기는 그들의 이웃이 있습니다. 이”독특한 움직임”때문에 천문학 자들은 허블 상수를 결정할 수 있도록 distantgalaxies 까지의 거리를 측정해야합니다.

하려고 밀어 깊은 우주,천문학자들은 숫자를 개발의 newtechniques 결정하기 위한 상대 거리를 은하계: 이러한 독립적 인 상대성 척도는 이제 10%이상으로 동의합니다. 예를 들어,거기에의 매우 긴밀한 관계라는 툴리-피셔의 관계,사 회전 속도의 나선형 갤럭시 andits 밝음. 천문학자들은 또한 발견 유형 Ia 초신성,고 생각되는 인해 폭발적인 굽은 백색 왜성의 성급 호텔,모두가 거의 동일한 피크가 밝음.그러나지 않고,정확한 측정을 거리의 큰 숫자의 prototype 은하,천문학자 수정 이러한 상대 거리를 측정합니다. 따라서 그들은 허블 상수의 정확한 결정을 내릴 수 없었습니다.

지난 몇 년 동안 선도하고,천문학자들이 사용하여 다양한 데이터 보고 valuesfor 허블 일정하는 다양한 사이 50(km/sec)/Mpc100(km/sec)/Mpc.이 두 가지 불일치 요인을 해결하는 것은 관측 우주론에서 가장 중요한 뛰어난 문제 중 하나였습니다.

허블 키 프로젝트

핵심 프로젝트 프로그램은 허블 우주 망원경(HST)의 주요 목표를 설명했다. HST 의 주요 목표는 인근 은하까지의 거리를 측정하는 EdwinHubble 의 프로그램을 완료하는 것이 었습니다. 하는 동안 허블 SpaceTelescope 비교에서 직경 허블 망원경에서 마운트 윌슨은 그것 hadthe 는 장점이상의 지구 대기,오히려 다음에 위치한 theoutskirts 스를 보유하고 있습니다. 허블 우주 망원경의 NASA 의 수리는 비전을 복원하고 핵심 프로젝트 프로그램을 가능하게했습니다. 아래 사진은 주요 프로젝트 프로그램에 의해 관찰 된 인근 은하 중 하나 인 m100 의 전후 이미지를 보여줍니다. 이로 인해 hst 를 사용하면 Cepheid 변수를 연구하는 데 필요한 m100 에서 개별 밝은 별을 탐지하는 것이 훨씬 쉬워졌습니다. 이 프로젝트는 또한 속성이 있는지 확인했습니다.cepheid 변수는 별의 구성에 민감합니다.

수리 전후의 m100 의 HST 이미지

이 이미지를 설명하는 HST 보도 자료에 대한 텍스트 링크.

전체적으로 핵심 프로젝트는 20 개의 가까운 은하까지의 거리를 얻으려고 시도했습니다. 이 largesample 을 통해 프로젝트는 2 차 distanceindicators 의 숫자를 교정하고 교차 확인했습니다. 기 때문에 M100 가 충분히 가까이 우리에게는 그것의 독특한 모션이 significantfraction 의 허블 확장속도,주요 프로젝트 팀은 사용되는 상대적 distanceindicators 추정하에서 처녀 자리 클러스터 근처의 클러스터의 은하 containingM100,더 먼 혼수 클러스터와를 구하의 측정 허블 constantof70(km/sec)/Mpc,와의 불확실성은 10%입니다.

허블 상수의 핵심 프로젝트 결정은 허블 상수를 추정하기위한 다수의 독립적 인 노력과 일치합니다:통계적 합성 byG.F.R.Ellis 와 출판 된 문헌의 공동 작업자는 66and82(km/sec)/Mpc 사이의 값을 산출했습니다. 그러나 여전히 가치에 대한 완전한 합의가 없었습니다.허블 상수.

WMAP 및 허블 일정

특성에 의해 상세의 구조는 우주 전자레인지 backgroundfluctuations,WMAP 는 정확하게 결정 basiccosmological 매개 변수를 포함하여 허블 일정하다. 현재 가장 직접적인 측정 허블 일정은 73.8km/sec/Mpc(또는 2.4km/sec/Mpc 포함하여,양쪽 무작위이고 체계적인 오류)에 해당하는 3%의 불확실성이 있다. WMAP 데이터 만 사용하여 허블 상수는 70.0km/sec/Mpc(2.2km/sec/Mpc 를 주거나 취함)로 추정되며 3%측정 값입니다. 이것은 우주가 공간적으로 평평하다고 가정하며,이는 사용 가능한 모든 데이터와 일치합니다. 이 측정은 Cepheid 변수 및 기타 기술을 사용하는 전통적인 측정과는 완전히 독립적입니다. 그러나,만약 우리가 만들지 않는다는 가정의 편평함을 결합할 수 있습니다 WMAP 데이터와 다른 우주로 데이터를 얻을 69.3km/sec/Mpc(이 제공하거나 0.8km/sec/Mpc),1%솔루션을 결합하는 다른 종류의 측정합니다. 후에 주목할 필요는 독립적 관찰,일관된 결과를 합리적인을 결합한 정보를 얻는 최고의 예상 매개 변수입니다.

이 페이지에서 적응에 문서”시대의 우주”,D.N.Spergel,M.Bolte(UC Santa Cruz)및 W. 프리드먼(Carnegie 관측). 프록. 나틀.아카드. Sci. 미국,권. 94,pp.6579-6584,June1997.

추가 읽기:

• 우주 망원경 과학 연구소(Space Telescope Science Instituteincluding movies)의 허블 상수(Hubble Constant)에 대한 자세한 내용.
• Freedman,Wendy L.,”우주의 팽창 속도와 과학”,Scientific American,Nov. 1992.
• Osterbrock,D.E.,Gwinn,J.A.&Brashear,R.S.,”Hubble and The ExpandingUniverse”,Scientific American,1993 년 7 월.