This site uses cookies.
Some of these cookies are essential to the operation of the site,
while others help to improve your experience by providing insights into how the site is being used.
For more information, please see the ProZ.com privacy policy.
This person has a SecurePRO™ card. Because this person is not a ProZ.com Plus subscriber, to view his or her SecurePRO™ card you must be a ProZ.com Business member or Plus subscriber.
Affiliations
This person is not affiliated with any business or Blue Board record at ProZ.com.
English to Russian: expanding universe General field: Science Detailed field: Science (general)
Source text - English The peak brightness of red giants in distant galaxies represents a new way to calculate the Hubble constant.
ESA/HUBBLE & NASA
Debate intensifies over speed of expanding universe
By Joshua SokolJul. 19, 2019 , 2:50 PM
This week, leading experts at clocking one of the most contested numbers in the cosmos—the Hubble constant, the rate at which the universe expands—gathered in hopes that new measurements could point the way out of a brewing storm in cosmology.
No luck so far. A hotly anticipated new cosmic yardstick, reliant on red giants, has served only to muddle the debate about the actual value of the constant, and other measurements brought no resolution. “It was the craziest conference I’ve been to,” said Daniel Scolnic, an astrophysicist at Duke University in Durham, North Carolina. “Everyone felt like they were on this rollercoaster.”
The meeting, at the Kavli Institute for Theoretical Physics in Santa Barbara, California, was the latest episode in a saga stretching back to the 1920s, when Edwin Hubble established that the farther one looks into space, the faster galaxies are speeding away from Earth. Since then, scientists have devoted entire careers to refining the rate of that flow, Hubble’s eponymous constant, or H0. But recently, the problem has hardened into a transdisciplinary dispute.
On one side are cosmologists who gather data from the greatest distances, such as a map of the big bang’s afterglow recorded by the European satellite Planck. They compare the apparent size of features in that afterglow with their actual size, as predicted by theory, to calculate an H0 of about 67. That means distant galaxies should be flying away from the Milky Way 67 kilometers per second faster for every additional megaparsec astronomers gaze out into space.
But when astronomers look at actual galaxies, using delicate chains of inferences to make up for the universe’s frustrating lack of tick marks, they get a different number. Over the past few years, a team led by Nobel laureate Adam Riess from Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland, has cataloged standard candles: astrophysical objects with a known brightness, whose distance can be calculated based on how bright they appear from Earth. The team uses the supernovae explosions of white dwarf stars as standard beacons to measure distances far out into the swelling universe; they calibrate the brightness of nearby supernovae by monitoring variable stars, called cepheids, in the same galaxies. The stars’ light waxes and wanes at a rate that signals their intrinsic brightness. Earlier this year, this team, dubbed SH0ES, reported an H0 of about 74, a standard-bearing measurement for the astronomers’ side.
If the discrepancy between the cosmologists and the astronomers can’t be chalked up to a subtle, hidden methodological flaw, modern physics itself could be due for a revision. Theorists, salivating at the possibility, have begun to dream up hidden ingredients in the early universe—new particles or interactions—that could patch over the gulf. But they haven’t found a fix that doesn’t cause new problems. With stakes that high, astronomers put their heads together in Santa Barbara to double and triple check the SH0ES result against other ways to measure the constant.
A team called H0LiCOW relied on gravitational lenses, freak cosmic alignments where the light from a very distant, flickering beacon called a quasar is bent into multiple images on the sky by the gravity of another, intervening galaxy. Each image is formed by light traveling along a different path across expanding space. Because of that, though, the flickers don’t all arrive at Earth at the same time. Based on the time delays and not-so-simple geometry, the team calculated the H0 from six different such systems and came up with a value of roughly 73—“very close” to the SH0ES results, says Geoff Chih-Fan Chen, a team member at the University of California, Davis. The team didn’t check its final number—published just before the meeting on the preprint server arXiv—until the very end of its analysis to avoid bias, Chen says. “Some people will unconsciously want to get the right answer.”
One point for possible new physics. But the meeting brought a twist. On the first evening, the Carnegie-Chicago Hubble Program team, led by Wendy Freedman, a veteran H0 measurer at the University of Chicago in Illinois, uploaded its own long-anticipated paper—already accepted to The Astrophysical Journal—to arXiv. Freedman’s team sought to develop a new type of standard candle. “If we put all our eggs in the cepheid basket,” Freedman says, “we will never uncover our unknown unknowns.”
Instead, her team looked toward old, swollen stars called red giants. These stars have already exhausted the hydrogen fuel at their hearts, converting it to a core of helium that sits, inert, as a hydrogen shell around the core continues to burn. The star, seen from afar, grows brighter and brighter. But at a certain, predictable limit the temperature and pressure in the core grow high enough to burn helium, too, generating an explosive flash of energy that rearranges the interior of the star, ultimately causing it to begin to dim. By finding the very brightest red giants in a distant galaxy—the ones that toe this theoretical limit—the team could use them as standard candles to calculate distances and its own H0.
One day after the paper appeared, Freedman presented the result to the meeting: a surprisingly low H0 of about 70. “It definitely felt like an album drop,” says Scolnic, a SH0ES team member. The value was stuck between the competing sides—and slightly favored the cosmologists. “It has caused at least some people to pause for a second, and say, ‘Well, maybe it’s not as clear cut,’” Freedman says.
The SH0ES team had huddled together as soon as Freedman’s paper came out, and members were ready to question some of her team’s underlying premises after her talk. They also pointed to a trio of other, if less-precise, Hubble results debuted in Santa Barbara that rely on independent astrophysical concepts—clouds of water circling the centers of faraway galaxies, other kinds of variable stars, and the rate at which the luminosities of galaxies fall off from their center to their edge.
A combined measurement that averaged all these astronomical results together still gave a value of 73. Unless hidden biases still lurk in the data, the gulf between that value and the cosmologists’ lower number remains near or above the 5σ statistical standard physicists use to divide possible flukes from the real deal.
In Riess’s mind, at least, astronomers are nearing a consensus that the Hubble gulf highlights a true difference between the ancient and more recent universe. “You’re left with a problem, discrepancy, crisis,” Riess says. “The biggest argument at the meeting, I thought, was about what word to use."
His own vote? Crisis.
Translation - Russian Максимальная (пиковая) яркость красных гигантов в отдаленных галактиках представляет новый способ вычислить постоянную Хаббла. ESA/HUBBLE & NASA
Дебаты над скоростью расширения вселенной усиливаются.
Автор: Джошуа Сокол
На этой неделе ведущие эксперты в вычислении одной из наиболее спорных констант космоса – постоянной Хаббла, скорости, с которой вселенная расширяется – собрались в надежде, что новые измерения могут указать путь выхода из зарождающейся грозы в космологии.
Пока безуспешно. Страстно ожидаемая новая космическая веха, основанная на красных гигантах, послужила только для того, чтобы запутать дебаты насчет действительного значения константы, и другие измерения не принесли разрешения вопроса. «Это была самая безумная конференция, на которой я побывал», сказал Даниэль Скольник, астрофизик в Университете Дьюка в Дурхэме, Северная Каролина. «Каждый чувствовал, будто он на этих американских горках».
Собрание в институте Кавли по теоретической физике в Санта Барбаре, Калифорния, было самым последним эпизодом саги, тянущейся назад в 1920-е; когда Эдвин Хаббл установил, что чем дальше смотреть вглубь космоса, тем быстрее галактики уносятся от Земли. С того времени ученые посвятили целую карьеру, чтобы уточнить скорость этого потока, одноименная постоянная Хаббла, или Н0. Но недавно, проблема оформилась в междисциплинарный диспут.
С одной стороны - космологи, которые собирают данные с более внушительных расстояний, таких как карта послесвечения большого взрыва, записанная европейским спутником Планк. Они сравнивают очевидный размер свойств в этом послесвечении c их действительным размером, как предсказано теорией, чтобы вычислить Н0 приблизительно 67. Это значит, отдаленные галактики должны улетать прочь от Млечного Пути на 67 километров в секунду быстрее для каждого дополнительного мегапарсека, который астрономы пристально высматривают в космосе.
Но когда астрономы смотрят на действительные галактики, используя утонченные цепочки интерференции, чтобы возместить вгоняющий во фрустрацию недостаток делений шкалы, они получают отличающееся число. За последние несколько лет команда, ведомая нобелевским лауреатом Адамом Райессом из университета Джона Хопкинса в Балтиморе, Мэриленд, закаталогизировала эталонные свечи (источник эталонной яркости): астрофизические объекты с известной яркостью, чье расстояние может быть вычислено на основании того, насколько они ярко наблюдаются с Земли. Команда использует взрывы по типу сверхновых от звезд - белых карликов как эталонные маяки, чтобы измерять дистанции далеко вглубь раздувающейся вселенной; они калибруют яркость соседних сверхновых звезд через наблюдение различных звезд, называемых цефеидами, в тех же галактиках. Звездный свет уменьшается и увеличивается со скоростью, которая сигнализирует об их внутренней яркости. Ранее в этом году эта команда продублировала «SH0ES», и отчиталась о значении Н0 приблизительно 74, измерение эталонного уровня с точки зрения астрономов.
Если расхождение между космологами и астрономами не может быть записано на счет легкой спрятанной методологической недоработки, современная физика сама по себе может быть вот-вот пересмотрена. Теоретики, пускающие слюну на такую возможность, начали придумывать спрятанные ингредиенты в ранней вселенной – новые частицы или взаимодействия – которые могут залатать пропасть. Но они не нашли исправление, которое не вызывает новых проблем. С такими большими ставками, астрономы собирают свои головы вместе в Санта Барбаре, чтобы удвоить и утроить проверку результата команды «SH0ES» против других путей измерить постоянную.
Команда, называемая «H0LiCOW», положилась на гравитационные линзы, причудливые космические устройства, в которых свет от очень удаленного мерцающего маяка, называемого квазар, отгибается во множественные изображения на небе гравитацией другой, воздействующей галактики. Каждое изображение формируется светом, путешествующим вдоль различных путей через расширяющийся космос. Поэтому, однако, все мерцания не доходят до Земли одновременно. Основываясь на временных задержках и «не-настолько-простой» геометрии, команда, вычислившая Н0 посредством шести таких различных систем и вышедшая со значением грубо 73, «очень близка» к результатам «SH0ES», говорит Джеофф Чин Фан Чен, член команды в университете Калифорнии, Дэвис. Команда не проверила его окончательное значение – опубликованное как раз до собрания на предпечатном сервере arXiv – до самого конца ее анализа, чтобы избежать отклонения, говорит Чен. «Некоторые люди будут неосознанно хотеть получить правильный ответ».
Один аргумент для возможной новой физики. Но собрание принесло поворот. В первый вечер команда программы Хаббл Карнеги-Чикаго, ведомая Венди Фридман, ветераном измерения Н0 в университете Чикаго в Иллинойсе, загрузила свою собственную долгожданную статью – уже принятую «Астрофизическим Журналом» - на arXiv. Команда Фридман искала путь разработать новый тип эталонной свечи. «Если мы положим все наши яйца в карзину цефеиды», говорит Фридман, «мы никогда не откроем наши непостигнутые неизвестные».
Вместо этого ее команда обратила взгляд в сторону старых, раздутых звезд, называемых красными гигантами. Эти звезды уже истощили водородное топливо в своих сердцах, превращая его в ядро гелия, которое покоится, инертное, пока водородная оболочка вокруг ядра продолжает гореть. Звезда, видимая издалека, становится ярче и ярче. Но при определенном, предсказуемом пределе температура и давление в ядре вырастают достаточно большими, чтобы жечь гелий тоже, генерируя взрывную вспышку энергии, которая реорганизует внутренности звезды, окончательно заставляя ее начинать тускнеть. Находя наиболее яркие красные гиганты в отдаленной галактике – те, которые касаются этого теоретического предела,- команда могла бы использовать их как эталонные свечи, чтобы вычислить яркости и их собственные Н0.
Через один день, после того, как статья появилась, Фридман представила результаты на собрании: удивительно низкий Н0 приблизительно 70. “Это определенно ощущалось как выход альбома», говорит Скольник, член команды «SH0ES». Численное значение застряло между соревнующимися сторонами – и слегка склонялось в сторону космологов. «Это стало причиной того, что по меньшей мере некоторые люди остановились и сказали: «что ж, может быть, это не столь четко очерчено», говорит Фридман.
Команда «SH0ES» сгруппировалась вместе, как только вышла статья Фридман, и члены были готовы поставить под вопрос некоторые из базовых предпосылок ее команды, после ее заявлений. Они также указали на трио других, если только менее точных, результатов Хаббла, обсужденных в Санта Барбаре, которые основывались на независимых астрофизических концепциях – облаков воды, циркулирующих вокруг центров удаленных галактик, других видов различных звезд, и скорости, с которой яркости галактик падают от их центра к краям.
Совмещенное измерение, которое усреднило все эти астрономические результаты вместе, все еще дает значение 73. Пока скрытые уклоны все еще блуждают в данных, пропасть между этим значением и нижним значением космологов остается около или выше 5σ (5-сигма) статистического эталона, который используют физики, чтобы отделить возможные флуктуации от полезной информации.
В уме Райесса, по меньшей мере, астрономы приближаются к согласию, что пропасть Хаббла выделяет истинную разницу между древней и наиболее последней вселенной. «Вы оставлены с проблемой, расхождением, кризисом», говорит Райесс. «Наиболее большой спор на собрании, я подумал, был о том, какое слово использовать».
Его собственный вариант? Кризис.
More
Less
Experience
Years of experience: 9. Registered at ProZ.com: Jul 2019.
Portfolio