Gebruikmakend van de rage in ruimte en tijd, voor het eerst beschreven door Einstein, liet de Hubble-ruimtetelescoop ook doorschemeren dat onze theorieën over het universum verre van compleet zijn.
Een belangrijke kosmische doorbraak in de geschiedenis was het bewustzijn van Edwin Hubble in 1925 dat het universum niet statisch is, maar uitbreidt. Astronomen gebruikten Hubble, evenals andere apparaten (op aarde en in de ruimte) om deze snelheid nauwkeurig te bepalen. Hiervoor was de vreemdheid van ruimte en tijd nuttig.
Een krachtige kosmische lensing treedt op wanneer licht van een ver punt in het universum komt en een enorm object op zijn weg tegenkomt. Dergelijke "barrières", zoals sterrenstelsels, maken de ruimte-tijd om te buigen en te vervormen. Dit werd beschreven door de algemene relativiteitstheorie. Als de uitlijning zich net tussen ons en een verre lichtbron bevindt, kan een massief object een "lens" in de ruimte creëren, waardoor het licht in de ruimte toeneemt en vervormt.
Talrijke lensbeelden en vervormde bogen worden meestal waargenomen tijdens fotografie in de diepe ruimte. Hubble gebruikte natuurlijke lenzen om zijn potentieel te vergroten als onderdeel van het Frontier Fields-project, waarbij verder werd gekeken dan mogelijk was met optica.
Maar deze natuurlijke loepen in de ruimte-tijd kunnen voor andere doeleinden worden gebruikt. Een recente studie test bijvoorbeeld een fundamentele constante die de onverbiddelijke en versnelde uitdijing van het universum beschrijft. De studie heette H0LiCOW. Maar deze lenzen zijn niet perfect. Dat wil zeggen, van dezelfde externe bron (bijvoorbeeld een oude quasar) kan licht op verschillende manieren ontvangen langs verschillende gebieden van de vervormde ruimte-tijd. In plaats van één lens zijn er veel van, samengevoegd. In dit geval neemt Hubble dezelfde quasar waar, maar elk beeld passeert verschillende lenzen in een ander tijdsinterval. Hier zijn enkele voorbeelden:
Vijf quasars met lens en de voorgrond van de melkweg, bestudeerd in het H0LICOW-project
Hubble observeerde twee heldere quasar, waarvan de zeer actieve galactische kernen een heldere glans produceerden. Gebruikmakend van de flikkertijdvertraging als een meetpunt, waren de onderzoekers in staat om een nauwkeurige meting van ruimte-uitzetting te verkrijgen, hetgeen eerdere gegevens van de Hubble-constante bevestigt (het getal dat de uitzettingssnelheid bepaalt).
"Onze methode is de gemakkelijkste manier om de Hubble-constante te meten. Immers, hier wordt alleen de geometrie en de algemene relativiteitstheorie gebruikt ", zei astronoom Frederick Kurbin van de Federale Polytechnische School van Lausanne in Zwitserland.
Na deze techniek hebben de onderzoekers de constante gemeten met een nauwkeurigheid van 3,8% - dit is de meest nauwkeurige meting van allemaal. "Zo'n meting van het Hubble-nummer is de laatste tijd het meest waardige cadeau", zei projectdeelnemer Vivien Bonven.
Voor eerdere metingen werden Cepheïden met variabele sterren genomen om de afstanden te volgen en de uitzettingssnelheid te verkrijgen. Deze sterren verschillen qua helderheid, maar zeer voorspelbaar, waardoor ze geweldige bakens zijn. De nieuwe studie is consistent met eerdere Hubble-gegevens, alleen zijn ze nauwkeuriger en bevestigen dat het universum sneller expandeert dan de ruimtemodellen voorspellen. Waarnemingen van het Planck Space Observatory, die microgolf achtergrond (relict) straling vangen, komen overeen met universele theorieën. De metingen van Planck vertegenwoordigen het oude universum na de oerknal en de metingen van Hubble laten miljarden jaren later zijn positie zien en de snelheid van expansie. Dit bewijst dat we niet volledig begrijpen hoe de ruimte werkt.
"Hubble's constante is cruciaal voor de moderne astronomie, omdat het de grenzen van ons begrip van de kosmos vergroot. Met haar hulp zullen we ontdekken of het uit donkere en gewone materie bestaat of dat er iets anders is ", zegt hoofdonderzoeker Sherry Sue van het Max Planck Institute for Astrophysics.
