Že. července ráno v místnosti s omezený výhled Tichého oceánu, Riess zdálo se, že druhou Nobelovu Cenu v jeho památky. Mezi 100 odborníků v davu — pozváni zástupci všech hlavních kosmických projektů, spolu s teoretiky a další zainteresované odborníky — nikdo nemohl popřít, že jeho šance na úspěch se dramaticky zlepšila v pátek předtím.

před konferencí zveřejnil tým kosmologů, kteří si říkají H0LiCOW, své nové měření rychlosti expanze vesmíru. Ve světle šest vzdálené kvasary, H0LiCOW zavěšen H0 na 73.3 km za sekundu na megaparsek — výrazně vyšší než Planckova predikce. Záleželo na tom, jak blízko h0licowova 73, 3 klesla na měření H0 SH0ES-tým vedený Riessem. SH0ES měří kosmickou expanzi pomocí „žebříku kosmické vzdálenosti“, “ postupná metoda měření kosmologických vzdáleností. Poslední měření SH0ES v březnu označilo H0 na 74.0, v rámci chybových okrajů H0LiCOW.

„moje srdce se chvělo,“ řekl mi Riess o svém brzkém pohledu na výsledek H0LiCOW dva týdny před Santa Barbarou.

po dobu šesti let tým SH0ES tvrdil, že našel rozpor s předpověďmi založenými na raném vesmíru. Nyní, kombinovaná měření SH0ES a H0LiCOW překročila statistický práh známý jako „pět sigma“, což obvykle znamená objev nové fyziky. Pokud Hubbleova konstanta není 67, ale ve skutečnosti 73 nebo 74, pak ΛCDM něco chybí — nějaký faktor, který urychluje kosmickou expanzi. Tato další složka přidaná do známé směsi hmoty a energie by přinesla bohatší porozumění kosmologii, než poskytuje poněkud nevýrazná teorie ΛCDM.

během svého projevu Riess řekl o propasti mezi 67 a 73: „tento rozdíl se zdá být robustní.“

„vím, že jsme tomu říkali „Hubbleovo konstantní napětí“, „dodal,“ ale můžeme to ještě nazvat problémem?“

položil otázku na kolegy laureát Nobelovy ceny David Gross, fyzik elementárních částic a bývalý ředitel Kavli Institute pro Teoretickou Fyziku (KITP), kde se konference konala.

„nenazvali bychom to napětím nebo problémem, ale spíše krizí,“ řekl Gross.

“ pak jsme v krizi.“

pro ty, kteří se snaží pochopit vesmír, je krize příležitostí objevit něco velkého. Lloyd Knox, člen týmu Planck, promluvil po Riessovi. „Možná, že Hubbleovo neustálé napětí je vzrušujícím rozpadem ICCDM, na který jsme všichni, nebo mnozí z nás čekali a doufali,“ řekl.

Hubbleova konstanta Surd

Když rozhovory skončily na den, mnoho účastníků se nahromadilo do dodávky směřující k hotelu. Jeli jsme kolem palem s oceánem na pravé straně a pohoří Santa Ynez na vzdálené levé straně. Ve druhé řadě seděla Wendy Freedmanová, vyznamenaná Hubbleova veteránka. Tenká, klidná žena 62 let Freedman vedla tým, který provedl první měření H0 s přesností 10% a dosáhl výsledku 72 v roce 2001.

řidič, mladý vousatý Kaliforňan, slyšel o Hubbleových potížích a otázce, jak to nazvat. Místo napětí, problému nebo krize navrhl „surd“, což znamená nesmyslné nebo iracionální. Hubbleova konstanta surd.

Freedman se však zdál méně závratný než průměrný Konferenciér o zjevném rozporu a nebyl připraven to nazvat skutečným. „Máme ještě víc práce,“ řekla tiše a téměř pronesla slova.

Freedman strávil desetiletí zlepšováním měření H0 pomocí metody žebříku kosmické vzdálenosti. Po dlouhou dobu, ona kalibrované ní žebřík příčky pomocí cefeidy hvězdy — stejné pulzující hvězdy známé jas, že SH0ES také používá jako „standardní svíčky“ ve své kosmické vzdálenosti žebřík. Obává se však neznámých zdrojů chyb. „Ona ví, kde všechny kostry jsou pohřbeni,“ řekl Barry Madore, Freedman je bílá-vousatý muž a blízký spolupracovník, který seděl vepředu vedle řidiče.

Freedman řekl, že je důvod, proč ona, Madore a jejich Carnegie-Chicago Hubble Programu (CCHP) stanovené před několika lety používat „tip of the red giant branch“ hvězdy (TRGBs) kalibrovat nové kosmické vzdálenosti žebřík. TRGBs jsou to, co hvězdy jako naše Slunce krátce promění na konci svého života. Nafouklé a červené, rostou jasnější a jasnější, dokud nedosáhnou charakteristického špičkového jasu způsobeného náhlým vznícením helia v jejich jádrech. Freedman, Madore a Myung Gyoon Lee poprvé v roce 1993 poukázali na to, že tito vrcholící Rudí obři mohou sloužit jako standardní svíčky. Nyní je Freedman dal do práce. Když jsme vykládali z dodávky, zeptal jsem se jí na její naplánovaný rozhovor. „Je to druhý rozhovor zítra po obědě,“ řekla.

„Buď tam,“ řekl Madore se zábleskem v oku, když jsme se rozešli.

Když jsem se dostal do svého hotelového pokoje a zkontroloval Twitter, zjistil jsem, že se všechno změnilo. Freedman, Madore a jejich CCHP tým papír právě klesl. Pomocí tip-of-the-red-giant-pobočka hvězdy, že by ustálený Hubbleova konstanta v 69.8 — zejména krátké SH0ES‘ 74.0 měření pomocí cefeidy a H0LiCOW je 73.3 z kvasarů a více než na půli cesty k Planckově 67,4 předpovědi. „Vesmír si s námi v tuto chvíli jen pohrává, že?“jeden astrofyzik tweetoval. Věci byly stále surd.

Dan Scolnic, obrýlený mladý člen SH0ES založené na Duke University, řekl, že on, Riess a dva další členové týmu se dostal spolu, „snaží se přijít na to, co bylo v novinách. Adam a pak jsem šel na večeři a byli jsme docela zmatený, protože v tom, co jsme viděli, až do tohoto bodu, cefeidy a TRGBs byli ve velmi dobré shodě.“

brzy Se zaměřil na klíčové změny v novinách: nový způsob, jak měřit účinky prachu při měření vnitřní jas TRGBs — první příčka kosmického vzdálenost žebříku. „Měli jsme spoustu otázek ohledně této nové metody,“ řekl Scolnic. Stejně jako ostatní účastníci roztroušeni po celém Best Western Plus, netrpělivě očekávali Freedmanův rozhovor další den. Scolnic tweetoval, “ zítra bude zajímavé.“.“

Vybudovat Vzdálenost Žebřík

Napětí, problém, krize, iracionální — Hubbleova konstanta něco pro 90 let od doby, kdy Americký astronom Edwin Hubble pozemky vzdáleností a závěrečný rychlostí galaxií ukázal, že prostor a vše v něm je ustupující od nás (Hubble vlastní odmítnutí přijmout tento závěr bez ohledu na). Jeden z největších kosmologických objevů všech dob, kosmická expanze znamená, že vesmír má konečný věk.

poměr recesní rychlosti objektu k jeho vzdálenosti dává Hubbleovu konstantu. Ale vzhledem k tomu, že je snadné říci, jak rychle se hvězda nebo galaxie je ustupující — jen měření Dopplerova posunu jeho frekvence, efekt podobný sirény klesá ve hřišti, když sanitka odjede — je to mnohem těžší říci vzdálenosti tečky světla na noční obloze.

To bylo Henrietta Leavittová, jeden lidské „počítače“ na Harvard College Observatory, který objevil v roce 1908, že cefeidy hvězdy pulsují frekvenci, která je úměrná jejich svítivost. Velké, jasné cefeidy pulzují pomaleji než malé, tlumené (stejně jako velký akordeon je těžší komprimovat než malý). A tak z pulzací vzdáleného cefeidu můžete vyčíst, jak je vnitřně jasný. Porovnejte to s tím, jak slabá se hvězda objeví — a můžete říct její vzdálenost – a vzdálenost galaxie, ve které se nachází.

V roce 1920, Hubble cefeidy a Leavitt zákona dovodit, že Andromeda a další „spirálních mlhovin“ (jak oni byli známí) jsou samostatnou galaxií daleko za hranicemi naší Mléčné dráhy. To poprvé odhalilo, že Mléčná dráha není celý vesmír – že vesmír je ve skutečnosti nepředstavitelně obrovský. Hubble pak použil cefeidy k odvození vzdáleností k blízkým galaxiím, které, vynesené proti jejich rychlostem, odhalily kosmickou expanzi.

Hubble přecenil rychlost až 500 kilometrů za sekundu na megaparsek, ale počet klesl, jak kosmologové používají cefeidy kalibrovat věky přesné kosmické vzdálenosti žebříky. Od roku 1970, vynikající pozorovací kosmolog a Hubble chráněnec Allan Sandage tvrdil, že H0 byla kolem 50. Jeho soupeři si na základě různých astronomických pozorování vyžádali hodnotu kolem 100. Jedovatý 50-versus-100 debata se rozpoutala na začátku 80. let, kdy Freedman, mladý Kanadský pracoval jako post-doktorand na Carnegie Observatoří v Pasadeně v Kalifornii, kde Sandage také pracoval, se rozhodl zlepšit kosmické vzdálenosti žebříky.

Chcete-li vytvořit žebřík vzdálenosti, začnete kalibrací vzdálenosti ke hvězdám známé svítivosti, jako jsou cefeidy. Tyto standardní svíčky lze použít k měření vzdáleností k slabším cefeidům ve vzdálenějších galaxiích. To dává vzdálenosti „supernov typu 1a“ ve stejných galaxiích-předvídatelné hvězdné výbuchy, které slouží jako mnohem jasnější, i když vzácnější standardní svíčky. Tyto supernovy pak použijete k měření vzdáleností ke stovkám vzdálenějších supernov, v galaxiích, které se volně pohybují v proudu kosmické expanze, známý jako „Hubbleův tok“.“Jedná se o supernovy, jejichž poměr rychlosti k vzdálenosti dává H0.

ale i když standardní svíčka je mdloby má říct jeho vzdálenost, prach také ztlumí hvězdy, takže vypadají dál, než jsou. Přeplnění jinými hvězdami může způsobit, že vypadají jasněji (a tím blíže). Dále, i předpokládané hvězdy se standardní svíčkou mají inherentní variace v důsledku věku a metalicity, které je třeba korigovat. Freedman vymyslel nové metody, jak se vypořádat s mnoha zdroji systematických chyb. Když začala dostávat hodnoty H0 vyšší než Sandage, stal se antagonistickým. „Pro něj jsem byla mladý Povýšenec,“ řekla mi v roce 2017. Nicméně, v 90. letech, ona shromáždil a vedl Hubble Space Telescope Klíčový Projekt, úkol se používat nové Hst k měření vzdálenosti cefeidy a supernovy s větší přesností než kdy předtím. Hodnota h0 72, kterou její tým zveřejnil v roce 2001, rozdělila rozdíl v debatě 50 proti 100.

Freedman byl jmenován ředitelem observatoří Carnegie o dva roky později a stal se šéfem Sandage. Byla laskavá a on změkčil. Ale “ až do svého umírajícího dne, „řekla,“ věřil, že Hubbleova konstanta má velmi nízkou hodnotu.“

několik let po Freedman měření 72 až do 10% přesnost, Riess, který je profesorem na Johns Hopkins University, se dostal do kosmické vzdálenosti žebřík hra, se vydáte na nehty H0 do 1% v naději, že lepší pochopení temné energie měl co objevil. Od té doby jeho tým SH0ES neustále utahoval žebříkové příčky-zejména první a nejdůležitější: kalibrační krok. Jak řekl Riess, “ jak daleko je něco?“? Potom, život je snazší; měříte relativní věci.“SH0ES v současné době používá pět nezávislých způsobů měření vzdáleností ke svým kalibrátorům cepheid. „Všichni se shodují docela dobře, a to nám dává velkou důvěru,“ řekl. Jak jsou shromážděné údaje a zlepšení jejich analýzu, chybové úsečky kolem H0 snížena na 5% v roce 2009, pak o 3,3%, pak o 2,4%, pak o 1,9% v Březnu.

mezitím od roku 2013 Planckův tým stále přesnější iterace jeho kosmické mikrovlnné mapy na pozadí umožnily extrapolovat hodnotu pro H0 stále přesněji. Ve své analýze 2018 Planck zjistil, že H0 je 67.4 s přesností 1%. S Planckem a SH0ESEM více než“ čtyři sigma “ od sebe, vznikla zoufalá potřeba nezávislých měření.

Tommaso Treu, jeden ze zakladatelů H0LiCOW a profesor na University of California, Los Angeles, snil už od jeho studentských dní v Pise měření Hubblova konstanta pomocí time-delay kosmografie — metoda, která přeskočí příčky kosmického vzdálenost žebříku úplně. Místo toho, můžete přímo určit vzdálenost kvasarů — blikání, zářící centrech vzdálených galaxií — prostřednictvím pečlivě měření časové prodlevy mezi jednotlivými obrazy kvasaru, které tvoří jak jeho světlo ohýbá kolem zasahovat záležitost.