De Hubble-constante is een eenheid die wordt gebruikt om de uitdijende ruimtetijd te beschrijven, en die wordt gedefinieerd als snelheid (kilometer per seconde) over een bepaalde afstand (per megaparsec). Als onderdeel van een vergelijking die de Wet van Hubble wordt genoemd, beschrijft hij een versnelde uitdijing van de afstand tussen alle punten in het heelal.
In theorie wordt de waarde van de constante berekend door de snelheid van verre melkwegstelsels die van ons weg lijken te bewegen te combineren met een schatting van hun afstand.
Het uitvoeren van deze meting in de praktijk is gemakkelijker gezegd dan gedaan. Verschillende methoden om de werkelijke waarde van de Hubble-constante te bepalen, hebben tot grote frustratie van natuurkundigen subtiel – maar significant – verschillende antwoorden opgeleverd.
Welke methoden zijn er om de Hubble-constante te berekenen?
Een effectieve manier om de snelheid van een zich terugtrekkend object te meten is door naar de kleur te kijken en die te vergelijken met wat je denkt dat de kleur zou moeten zijn.
Net zoals de toon van een sirene een lagere toon heeft naarmate hij zich met hoge snelheid van uw positie verwijdert, zal de kleur van een object een ‘lagere toon’, of rodere tint, hebben naarmate zijn lichtgolven worden uitgerekt door zijn relatieve beweging.
Toen dit verschijnsel van ‘roodverschuiving’ begin 20e eeuw op verre sterrenstelsels werd toegepast, leek het alsof veel meer sterrenstelsels zich van ons verwijderden dan we anders zouden verwachten.
De Amerikaanse astronoom Edwin Hubble nam deze bewering van op hol geslagen sterrenstelsels in 1929 onder de loep en lette daarbij beter op hun afstanden.
Hij stelde vast dat hoe verder weg het sterrenstelsel stond, hoe sneller het zich leek terug te trekken, waarmee de basis werd gelegd voor een theorie over de oerknal en de versnelde uitdijing van het heelal.
Hubble’s vroege schattingen over deze constante uitdijingssnelheid lagen in de orde van grootte van 500 km/s/Mps. Maar er was nog veel onnauwkeurigheid in de manier waarop we die buitengewone afstanden maten.
Volgende methoden hebben gebruik gemaakt van verschillende hulpmiddelen om de afstanden en de snelheid van de beweging tussen verschillende lichtbronnen te bepalen.
Sommige pogingen zijn doorgegaan op pulserende sterren met een bekende intrinsieke helderheid, de zogeheten cepheïden, die worden gebruikt om verder weg gelegen lichtbronnen als supernovae te ijken. Anderen hebben de langgerekte gloed van achtergrondstraling uit het vroege heelal gemeten, die is overgebleven van de oerknal. Deze verbeterde methoden hebben ons een waarde voor de Hubble-constante opgeleverd die dichter bij ongeveer 70 km/s/Mps ligt.
Het exacte getal kan helaas, afhankelijk van de gebruikte methode, variëren van ongeveer 67,4 km/s/mpc (ongeveer een kilometer per seconde) tot ongeveer 73,5 km/s/mpc.
In plaats van een ‘juist’ antwoord te geven, zijn er steeds nauwkeurigere meetinstrumenten die ongelooflijk nauwkeurige, maar toch zeer verschillende waarden voor de uitdijing van het heelal hebben opgeleverd.
Waarom is de Hubble-constante zo moeilijk te berekenen?
Het is niet duidelijk waarom er zulke dramatisch verschillende waarden voor de Hubble-constante zijn. De resultaten lijken allemaal betrouwbaar, maar het is duidelijk dat we iets missen dat elk getal in een context plaatst.
Het is mogelijk dat onze positie in het heelal niet zo saai gemiddeld is als we misschien denken. Als we in een uniek deel van de ruimte zouden zitten, zoals een luchtbel, dan zouden de verschillende methoden om de Hubble-constante te berekenen wel eens scheef kunnen staan door ons nogal speciale gezichtspunt.
Verschillen in de vorm van het heelal kunnen ook van invloed zijn op hoe we de resultaten van dergelijke metingen interpreteren.
We kunnen ook rekening houden met het feit dat de Hubble-constante misschien niet constant hoeft te zijn, met veranderingen in de tijd of in de ruimte als gevolg van diverse interacties (waarvan sommige mogelijk nog niet zijn gerealiseerd) om tot verschillende waarden te komen.
Er is ook een heel kleine mogelijkheid dat er helemaal geen verschil is, en dat uit aanvullende gegevens kan blijken dat deze vreemde clusters van cijfers gewoon een onwaarschijnlijke en zeer ongelukkige samenloop van omstandigheden zijn.