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Aug 04, 2023

JWSTはハッブル緊張を解決するのに最適なマシンです

ガレージ セールで完璧なワークデスクを見つけたので、それが自分のアパートに合うかどうかを測定するために測りました。 メジャーを持ってきてサイズを測ると180cmでした。 完璧。 でもあなたの

ガレージ セールで完璧なワークデスクを見つけたので、それが自分のアパートに合うかどうかを測定するために測りました。 メジャーを持ってきてサイズを測ると180cmでした。 完璧。 しかし、あなたの友人も巻尺を持ってきましたが、そのサイズは 182 cm で、少し長すぎることがわかりました。 どの巻尺が正しいのかわからないため、難問が生じます。 天文学者にも難問があり、それはハッブル張力として知られています。

天文学者は宇宙の大きさを測る方法をいくつか持っています。 宇宙背景の変動、ブラックホールの周囲から放射されるマイクロ波レーザー光の波長、遠く離れた超新星の明るさなどを調べることができます。 これらはそれぞれ、距離を測定する独立した方法です。 言ってみれば、独立した統治者です。 それらはすべて一致しているわけではないことが判明し、このため、ハッブルパラメータとして知られる宇宙膨張率の異なる尺度が得られます。 ハッブル パラメーターとして取得される値はすべて同じ大まかな範囲内にありますが、まったく同じではないため、ハッブル テンションという用語が付けられています。

結果は 2 つの値に集中する傾向があります。 宇宙背景やその他いくつかの観測では、約 67 ～ 68 (km/s)/Mpc の値が得られます。 遠方の超新星を観測すると、約 71 ～ 75 (km/s)/Mpc の値が得られます。 この緊張を解決する明確な方法はありません。 一方では、最初のグループの観測は一般に、より少ないモデルの仮定に依存しており、宇宙規模のより直接的な尺度です。 一方、2 番目の対策は、宇宙距離ラダーとして知られる複数段階のプロセスに依存しています。 これはより複雑ですが、優れた天文測定の長い歴史に基づいています。 この新しい研究は 2 番目のアプローチに焦点を当てており、特に宇宙距離ラダーの測定値に偏りがあるかどうかに注目しています。

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非常に大まかに言えば、宇宙距離ラダーでは 3 段の測定が使用されます。 最初の段は視差で、単純な幾何学を使用して星の距離を測定します。これは非常に正確です。 2 番目の段では、セファイド変光星として知られる変光星の一種を調べます。 それらの振動速度は全体の明るさと相関します。 3 段目は Ia 型超新星の見かけの明るさを測定し、常に一定の明るさで爆発します。 したがって、視差を使用してセファイドの距離を測定し、それを使用してパルスレートを全体の明るさにスケールし、次にセファイドのパルスを使用して超新星距離を測定し、そこから Ia 型超新星の実際の明るさを取得します。 そして、遠くの銀河で超新星が見えるとき、その見かけの明るさを利用して銀河距離を計算することができます。

ハッブル張力に対する提案された解決策の 1 つは、おそらくセファイド変数のスケールが間違っていることを示唆しています。 多くのセファイドの視差距離を測定することはできますが、明るさを測定するのは困難な場合があります。 セファイド変光星が他のいくつかの星の近くにある場合、その明るさを近くの星の背景の明るさと区別するのが難しい場合があります。 これはクラウディングとして知られる影響であり、データを歪めている可能性があります。

この偏りが重大かどうかを判断するために、研究チームはハッブル宇宙望遠鏡によるセファイドの観測とジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡による観測を比較した。 ハッブル観測は長い間、宇宙距離はしごのセファイドの段の基礎となってきましたが、JWST は赤外波長でセファイドを観測するため、クラスタリングはそれほど問題になりません。 チームは、ハッブルからの 560 個のセファイド測定値と、JWST からの 325 個のセファイド測定値を使用しました。

彼らは、JWST の観測によってセファイドスケールの精度が向上したが、全体的なスケールは変化していないことを発見しました。 言い換えれば、ハッブル データに見られるクラスタリングの問題は、宇宙の距離のはしごに大きな偏りをもたらすものではありません。 したがって、これはハッブル緊張を解決するものではありません。 セファイドスケールがより正確になったため、新しい結果は実際に張力をわずかに悪化させます。