den juli morgen i et rom med en blokkert utsikt over Stillehavet, Syntes Riess å ha en Andre Nobelpris i sikte. Blant de 100 ekspertene i mengden — inviterte representanter for alle de store kosmologiske prosjektene, sammen med teoretikere og andre interesserte spesialister — kunne ingen nekte for at sjansene for suksess hadde blitt dramatisk forbedret fredag før.Før konferansen hadde et team av kosmologer som kalte Seg H0LiCOW publisert sin nye måling av universets ekspansjonshastighet. I lys av seks fjerne kvasarer festet H0LiCOW H0 på 73, 3 kilometer per sekund per megaparsec-betydelig høyere enn Plancks prediksjon. Det som var viktig var hvor nær H0licows 73,3 falt til målinger Av H0 AV SH0ES-laget ledet Av Riess. SH0ES måler kosmisk ekspansjon ved hjelp av en «kosmisk avstandsstige», en trinnvis metode for å måle kosmologiske avstander. SH0ES ‘ siste måling I Mars fant H0 på 74.0, godt innenfor H0licows feilmarginer.»mitt hjerte var aflutter,» Fortalte Riess meg om hans tidlige titt På H0licows resultat to uker før Santa Barbara.I seks år hevdet SH0ES-teamet at DET hadde funnet en uoverensstemmelse med spådommer basert på det tidlige universet. NÅ har de kombinerte sh0es-og H0LiCOW-målingene krysset en statistisk terskel kjent som «five sigma», som vanligvis betyr en oppdagelse av ny fysikk. Hvis Hubble-konstanten ikke er 67, men faktisk 73 eller 74, mangler Λ noe-en faktor som øker kosmisk ekspansjon. Denne ekstra ingrediensen lagt til den kjente blandingen av materie og energi ville gi en rikere forståelse av kosmologi enn den ganske blid Λ teorien gir.Under sin tale sa Riess om golfen mellom 67 og 73: «denne forskjellen ser ut til å være robust.»jeg vet at Vi har kalt Dette «Hubble constant tension», «la han til,» men har vi lov til å kalle dette et problem?»

han stilte spørsmålet Til Nobelprisvinneren David Gross, en partikkelfysiker og tidligere direktør For Kavli Institutt for Teoretisk Fysikk (KITP), der konferansen fant sted.»Vi vil ikke kalle det en spenning eller et problem, men snarere en krise,» Sa Gross.

«da er vi i krise.»

for de som prøver å forstå kosmos, er en krise sjansen til å oppdage noe stort. Lloyd Knox, et medlem Av Planck-teamet, snakket etter Riess. «Kanskje Hubble constant tension er den spennende nedbrytingen av Λ SOM vi alle har vært, eller mange av oss har ventet og håpet på,» sa han.

Hubble Constant Surd

når samtalene avsluttet for dagen, mange deltakere stablet inn i en varebil bundet til hotellet. Vi kjørte forbi palmer med havet til høyre og Santa Ynez-Fjellene til fjern venstre. Wendy Freedman, en dekorert Hubble konstant veteran, plassert i andre rad. En tynn, rolig kvinne på 62, Ledet Freedman laget som gjorde den første måling Av H0 til innenfor 10% nøyaktighet, og kom til et resultat av 72 i 2001.

sjåføren, en ung, skjegget Kalifornisk, hørte Om Hubble-problemer og spørsmålet om hva han skulle kalle det. I stedet for spenning, problem eller krise foreslo han «surd», som betyr nonsens eller irrasjonell. Hubble konstant surd.Freedman virket imidlertid mindre svimmel enn den gjennomsnittlige conferencegoer om den tilsynelatende uoverensstemmelsen og var ikke klar til å kalle det ekte. «Vi har mer arbeid å gjøre,» sa hun stille og snakket nesten ordene.Freedman brukte flere tiår på å forbedre H0-målinger ved hjelp av kosmisk avstandsstige-metoden. I lang tid kalibrerte hun stigens trinn ved hjelp av cepheide-stjerner-de samme pulserende stjernene med kjent lysstyrke SOM SH0ES også bruker som «standardlys» i sin kosmiske avstandsstige. Men hun er bekymret for ukjente feilkilder. «Hun vet hvor alle skjelettene er begravet,» sa Barry Madore, Freedmans hvite whiskered mann og nær samarbeidspartner, som satt foran ved siden av sjåføren.Freedman sa at det var derfor Hun, Madore og Deres Carnegie-Chicago Hubble-Program (CCHP) for flere år siden bestemte seg for å bruke «tip of the red giant branch» – stjerner (TRGBs) for å kalibrere en ny kosmisk avstandsstige. TRGBs er hvilke stjerner som vår sol kort blir til på slutten av livet. Oppblåst og rød, de vokser lysere og lysere til de når en karakteristisk topplysstyrke forårsaket av plutselig antennelse av helium i sine kjerner. Freedman, Madore Og Myung Gyoon Lee påpekte først i 1993 at disse toppende røde gigantene kan tjene som standardlys. Nå Freedman hadde satt dem på jobb. Da vi losset fra van, spurte jeg henne om hennes planlagte snakk. «Det er den andre samtalen etter lunsj i morgen,» sa hun.

«Vær der,» sa Madore, med et glimt i øyet, da vi skiltes.

da jeg kom til hotellrommet mitt Og sjekket Twitter, fant jeg ut at alt hadde endret seg. Freedman, Madore og DERES cchp-lagets papir hadde nettopp falt. Ved hjelp av tip-of-the-red-giant-branch-stjerner, hadde De festet Hubble-konstanten ved 69,8-spesielt kort AV SH0ES ‘ 74,0-måling ved hjelp av cepheider og H0licows 73.3 fra kvasarer, og mer enn halvveis Til Plancks 67.4-prediksjon. «Universet er bare å rote med oss på dette punktet, ikke sant?»en astrofysiker tweeted. Ting ble surd.Dan Scollic, et bebrillede ungt medlem AV SH0ES basert På Duke University, sa at han, Riess og to andre lagmedlemmer hadde kommet sammen, «prøver å finne ut hva som var i papiret. Adam og jeg deretter gikk ut til middag, og vi var ganske forvirret, fordi i det vi hadde sett opp til dette punktet, cepheids og TRGBs var i virkelig god avtale.»

De kom snart inn på nøkkelendringen i papiret: en ny måte å måle effekten av støv når man måler den indre lysstyrken Til TRGBs — det første trinnet på den kosmiske avstandsstigen. «Vi hadde en rekke spørsmål om denne nye metoden,» Sa Scollic. Som andre deltakere spredt over Hele Best Western Plus, ventet de ivrig Etter Freedmans snakk neste dag. Scolnic tweeted, » I Morgen kommer til Å bli interessant.»

For Å Bygge En Avstandsstige

Spenning, problem, krise, surd — Det har vært En Hubble konstant noe i 90 år, helt siden Den Amerikanske astronomen Edwin Hubbles plott av avstandene og recessional hastighetene til galakser viste at rommet og alt i det går tilbake fra oss (Hubbles egen nektelse å akseptere denne konklusjonen til tross). En av tidenes største kosmologiske funn, kosmisk ekspansjon innebærer at universet har en endelig alder.

forholdet mellom et objekts recessional hastighet og avstanden gir Hubble konstant. Men mens det er lett å fortelle hvor fort en stjerne eller galakse er avtagende-bare måle Doppler-skiftet av frekvensene, en effekt som ligner på en sirene som faller i tonehøyde når ambulansen kjører bort-det er langt vanskeligere å fortelle avstanden til en pinprick av lys i nattehimmelen.Det Var Henrietta Leavitt, En av de menneskelige «datamaskinene» Ved Harvard College Observatory, som oppdaget i 1908 at kefeidestjerner pulserer med en frekvens som er proporsjonal med deres lysstyrke. Store, lyse cepheider pulserer sakte enn små, svake (akkurat som et stort trekkspill er vanskeligere å komprimere enn en liten). Og så, fra pulsasjonene til en fjern cepheid, kan du lese av hvor egentlig lys det er. Sammenlign det med hvor svak stjernen ser ut — og du kan fortelle avstanden – og avstanden til galaksen den er i.På 1920-tallet brukte Hubble kefeider og Leavitts lov til å konkludere Med At Andromeda og andre «spiraltåker» (som de ble kjent) er separate galakser, langt utenfor Vår Melkevei. Dette avslørte For første gang At Melkeveien ikke er hele universet — at universet faktisk er ufattelig stort. Hubble brukte deretter cepheider til å utlede avstandene til nærliggende galakser, som, plottet mot deres hastigheter, avslørte kosmisk ekspansjon.Hubble overvurderte hastigheten som 500 kilometer per sekund per megaparsek, men antallet falt da kosmologer brukte cepheider til å kalibrere stadig mer nøyaktige kosmiske avstandsstiger. Fra 1970-tallet hevdet den eminente observasjonelle kosmologen Og Hubble protéé Allan Sandage at H0 var rundt 50. Hans rivaler hevdet en verdi rundt 100, basert på forskjellige astronomiske observasjoner. Den vitrioliske 50-versus-100-debatten raste tidlig på 80-tallet da Freedman, en ung Kanadisk som jobbet som postdoktor ved Carnegie-Observatoriene I Pasadena, California, hvor Sandage også jobbet, satte seg for å forbedre kosmiske avstandsstiger.

hvis du vil bygge en avstandsstige, starter du med å kalibrere avstanden til stjerner med kjent lysstyrke, for eksempel cepheider. Disse standardlysene kan brukes til å måle avstandene til svakere cepheider i lengre unna galakser. Dette gir avstandene til «type 1a supernovaer» i de samme galakser-forutsigbare stjerneeksplosjoner som tjener så mye lysere, men sjeldnere, standardlys. Du bruker deretter disse supernovaene til å måle avstandene til hundrevis av lengre supernovaer, i galakser som beveger seg fritt i strømmen av kosmisk ekspansjon, kjent som «Hubble-strømmen».»Dette er supernovaene hvis forhold mellom hastighet og avstand gir H0.Men selv om et standardlys skal være svakt, vil støv også dimme stjerner, noe som får dem til å se lenger unna enn de er. Trengsel av andre stjerner kan gjøre dem ser lysere (og dermed nærmere). Videre har selv antatte standardlysstjerner iboende variasjoner på grunn av alder og metallisitet som må korrigeres for. Freedman utviklet nye metoder for å håndtere mange kilder til systematisk feil. Da hun begynte Å få H0-verdier høyere Enn Sandage, ble han antagonistisk. «For ham var jeg en ung oppstart,» fortalte hun meg i 2017. Likevel, på 90-tallet samlet hun Og ledet Hubble Space Telescope Key Project, et oppdrag for å bruke Det nye Hubble-teleskopet til å måle avstander til cepheider og supernovaer med større nøyaktighet enn noen gang før. H0-verdien av 72 som hennes lag publiserte i 2001 delte forskjellen i 50-versus-100-debatten.Freedman ble utnevnt til direktør for Carnegie Observatories to år senere, og Ble Sandages sjef. Hun var nådig og han myknet. Men » til sin døende dag, «sa hun,» trodde Han At Hubble-konstanten hadde en svært lav verdi.»Noen få år etter Freedmans måling på 72 til 10% nøyaktighet, Kom Riess, som er professor Ved Johns Hopkins University, inn i cosmic distance ladder-spillet, og satte Seg for å spikre H0 innen 1% i håp om bedre å forstå den mørke energien han hadde medoppdaget. SIDEN DA HAR HANS SH0ES-team jevnt strammet stigens trinn-spesielt det første og viktigste: kalibreringstrinnet. Som Riess sa det, » Hvor langt unna er noe? Etter det blir livet lettere; du måler relative ting.»SH0ES bruker for tiden fem uavhengige måter å måle avstandene til sine cepheid kalibratorer. «De er alle enige ganske bra, og det gir oss mye selvtillit,» sa han. Da de samlet inn data og forbedret analysen, reduserte feilstengene Rundt H0 til 5% i 2009, deretter 3.3%, deretter 2.4%, deretter 1.9% Fra Mars.I Mellomtiden, Siden 2013, Har Planck-lagets stadig mer presise iterasjoner av sitt kosmiske mikrobølgebakgrunnskart gjort Det mulig å ekstrapolere verdien For H0 mer presist. I sin 2018-analyse fant Planck H0 å være 67.4 med 1% nøyaktighet. Med Planck og SH0ES mer enn «four sigma» fra hverandre, oppstod et desperat behov for uavhengige målinger.Tommaso Treu, en av grunnleggerne Av H0LiCOW og professor ved University Of California, Los Angeles, hadde drømt helt siden hans studentdager i Pisa om å måle Hubble-konstanten ved hjelp Av tidsforsinkelseskosmografi-en metode som hopper over trinnene i den kosmiske avstandsstigen helt. I stedet bestemmer du direkte avstanden til kvasarer — de flimrende, glødende sentrene til fjerne galakser — ved å måle tidsforsinkelsen mellom forskjellige bilder av en kvasar som dannes når lyset bøyer seg rundt mellomliggende materie.