Side 273 Om å bestemme verdien av hubblekonstanten

I Fysikk 1 er hubblekonstanten H knyttet til Hubbles lov:

            v=Hr

Historisk har verdien av H (altså verdien konstanten har nå, ikke for flere milliarder år siden) variert svært mye. Med grunnlag i egne data, gikk Hubble selv ut med en verdi på om lag 500 km/sMpc som (med en omregningsfaktor på 3,26) svarer til om lag 150km/smillion ly  (ly står for lysår).

Figuren illustrerer hvordan publiserte verdier av hubblekonstanten har endret seg utover 1900-tallet og fram mot vår tid. Figuren illustrerer hvordan publiserte verdier av hubblekonstanten har endret seg utover 1900-tallet og fram mot vår tid. Kilde: Huchtra, Harvard 2008

Det som gjør det interessant og litt vanskelig for oss i lærebokbransjen er at nyere litteratur gir oss to ganske nøyaktige, men klart forskjellige – verdier for hubblekonstanten. Den ene verdien fra såkalte direkte målinger er rundt 73-74 km/sMpc (ca. 22,5 km/smillion ly) mens de indirekte (kosmologiske) beregningene gir under 70 km/sMpc (ca. 21,5 km/smillion ly),

Fysikk 1-elever og -lærere har sikkert lagt merke til at læreverket Ergo i både 2007-utgaven og i 2012-utgaven gir verdien  21,7±1,0 km/smillion ly og at vi i RomStoffTid i 2007 gav verdien  23 km/smillion ly. Denne verdien opprettholder vi for beregninger i den nye boka RomStoffTid1 (2013), men nå skriver vi dette: «Det er vanskelig å bestemme H nøyaktig. De fleste verdiene som rapporteres, ligger mellom 21 og 23 km/s per million lysår. I beregningene i denne boka bruker vi verdien 23.»

 

Litt om direkte målinger

I de såkalte direkte målingene tas det opp målinger som svarer til et målepunkt på et hubblediagram, se side 274 i læreboka. Ved å bestemme rødforskyvningen i strålingen fra et observasjonsobjekt bestemmes farten til objektet. Dette kan en i dag gjøre med ganske liten usikkerhet. For å bestemme hubblekonstanten trenger en så avstanden til objektet. I nyere målinger er det avstandsmålinger til kefeider og supernovaer type Ia i de samme galaksene som gir de beste resultatene. Det var lenge betydelig usikkerheter i avstandsmålingene. Det skyldes vanskeligheter med å kalibrere disse målingene mot avstandsmålinger som er gjort med andre metoder.

Et eksempel på nyere bestemmelse av hubblekonstanten etter slike metoder er undersøkelsene som ble gjort av Adam Riess og medarbeidere, publisert i 2011.

Her ble over 600 kefeider observert i ulike galakser sammen med 8 supernovaer type Ia i de samme galaksene. Disse målingene konkluderer med verdien 73,8±2,4 km/sMpc , altså  22,6±0,7 km/smillion ly.

Kilde: arXiv:1103.2976v1

 

Litt om indirekte målinger

Nylig har vi fått verdier for hubblekonstanten som er beregnet ut fra observasjoner av den såkalte bakgrunnsstrålingen både fra WMAP og den nye Planck-satellitten til ESA.

Beregninger gjennom WMAP 9-year analysen, publisert i januar 2013, gir verdien 69,32±0,80 km/sMpc som svarer til   21,25±0,25 km/smillion ly. Tilsvarende beregninger gjennom Planck-prosjektet, publisert i mars 2013, gir verdien 67,80±0,77 km/sMpc som svarer til   20,80±0,24 km/smillion ly.

Selve observasjonene som ligger til grunn for de indirekte beregningene i WMAP- og Planck-prosjektene blir gjort med ganske små usikkerheter. Resultatene vi har gjengitt for verdien av hubblekonstanten, blir kalt indirekte fordi denne konstanten (eller parameteren) er én av mange parametere/konstanter som inngår i kosmologiske modeller som en tolker observasjonene inn i. Med utgangspunkt i en del valgte forutsetninger om universet tilpasser en parameterne, blant annet altså hubblekontanten, slik at de passer best mulig til observasjonene av bakgrunnsstrålingen.

 

Konklusjon

Fordi en i de direkte målingene ikke hviler så tungt på valgte forutsetninger, har vi i RomStoffTid valgt å legge mest vekt på de direkte målingene når vi skal gi en verdi for hubblekonstanten.