A Hubble-állandó a táguló téridő leírására használt mértékegység, amelyet egy adott távolságon (megaparsecenként) mért sebességként (kilométer/másodperc) határoznak meg. A Hubble-törvénynek nevezett egyenlet részeként az Univerzum minden pontja közötti távolság gyorsuló tágulását írja le.
Az elméletben az állandó értékét úgy számítják ki, hogy a távoli galaxisok sebességét, ahogyan látszólag távolodnak tőlünk, kombinálják a távolságuk becslésével együtt.
Ezt a mérést a gyakorlatban könnyebb mondani, mint megvalósítani. A Hubble-állandó valódi értékének meghatározására szolgáló különböző módszerek finoman – de jelentősen – eltérő válaszokat adtak, a fizikusok csalódottságára.
Melyek a Hubble-állandó kiszámításának módszerei?
Az egyik hatékony módja egy távolodó objektum sebességének mérésére az, hogy megnézzük a színét, majd összehasonlítjuk azzal, amit gondolunk, hogy milyen színűnek kellene lennie.
Mint ahogy egy sziréna hangja mélyebb hangmagasságú, ahogy nagy sebességgel távolodik az Ön helyzetétől, úgy egy objektum színe is “mélyebb hangmagasságú”, azaz vörösebb árnyalatú lesz, mivel fényhullámai a relatív mozgása miatt megnyúlnak.
Amikor ezt a “vöröseltolódás” jelenséget a 20. század elején távoli galaxisokra alkalmazták, úgy tűnt, mintha sokkal többen húzódnának el tőlünk, mint amire egyébként számítanánk.
Az amerikai csillagász, Edwin Hubble 1929-ben közelebbről is megvizsgálta ezt az állítást, miszerint a galaxisok elszöknek, és jobban odafigyelt a távolságukra.
Megállapította, hogy minél távolabb van a galaxis, annál gyorsabban látszik visszahúzódni, megalapozva ezzel az ősrobbanás és az Univerzum felgyorsult tágulásának elméletét.
Hubble korai becslései erre az állandó tágulási sebességre vonatkozóan 500 km/s/Mps nagyságrendűek voltak. De még mindig sok volt a pontatlanság abban, ahogyan ezeket a rendkívüli távolságokat mértük.
A későbbi módszerek különböző eszközöket használtak fel a különböző fényforrások közötti távolságok és mozgási sebességek meghatározására.
Egy részük továbbra is az ismert belső fényességű pulzáló csillagokra, az úgynevezett Cepheid változócsillagokra támaszkodott, és ezeket használta a távolabbi fények, például a szupernóvák kalibrálására. Mások a korai Univerzumból származó, az ősrobbanásból visszamaradt háttérsugárzás elnyújtott fényét mérték. Ezeknek a továbbfejlesztett módszereknek köszönhetően a Hubble-állandóra olyan értéket kaptunk, amely közelebb van a 70 km/s/Mps értékhez.
Az alkalmazott módszer alapjától függően a pontos érték sajnos a 67,4 (km/s)/Mpc körüli értéktől (plusz-mínusz egy kilométer/másodperc) a 73,5 (km/s)/Mpc körüli értékig terjedhet.
Ahelyett, hogy egy “helyes” választ kapnánk, az állandót mérő, egyre pontosabb eszközök hihetetlenül pontos, de még mindig nagyon eltérő értékeket adnak az Univerzum tágulására.
Miért olyan nehéz kiszámítani a Hubble-állandót?
Nem világos, hogy miért vannak ilyen drámaian eltérő értékek a Hubble-állandóra. Bár az eredmények mind megbízhatónak tűnnek, egyértelmű, hogy hiányzik valami, ami kontextusba helyezi az egyes számokat.
Elképzelhető, hogy az Univerzumban elfoglalt helyünk nem olyan unalmasan átlagos, mint azt feltételezzük. Ha a tér egy egyedi zsebében ülnénk, például egy buborékban, akkor a Hubble-állandó kiszámításának különböző módszereit torzíthatja a mi meglehetősen különleges nézőpontunk.
Az Univerzum alakjának eltérései szintén megváltoztathatják, hogyan értelmezzük az ilyen mérések eredményeit.
Azt is figyelembe vehetjük, hogy a Hubble-állandónak nem feltétlenül kell állandónak lennie, az időbeli vagy térbeli változások különböző (esetleg még nem megvalósult) kölcsönhatásokból adódnak, és így különböző értékeket kaphatunk.
Az a rendkívül csekély lehetőség is fennáll, hogy valójában nincs is különbség, és a további adatokból esetleg kiderülhet, hogy ezek a furcsa számhalmazok csak egy valószínűtlen és nagyon szerencsétlen véletlen egybeesés.