Aceste ultime descoperiri susțin și mai mult măsurătorile anterioare ale ratei de expansiune ale Telescopului Spațial Hubble.
Această imagine a lui NGC 5468, la aproximativ 130 de milioane de ani lumină de Pământ, combină datele de la telescoapele spațiale Hubble și Webb. Credit: NASA/ESA/CSA/STScI/A. Riess (JHU)
Fizicienii au fost nedumeriți cu privire la rezultatele observaționale contradictorii referitoare la viteza de expansiune accelerată a Universului nostru – o descoperire majoră recunoscută de 2011. Premiul Nobel pentru Fizică. Noile date observaționale de la telescopul spațial James Webb (JWST) au confirmat că măsurătorile anterioare ale distanțelor dintre stelele și galaxiile din apropiere făcute de telescopul spațial Hubble nu sunt greșite, potrivit unui nou articol publicat în The Astrophysical Journal. Aceasta înseamnă că discrepanța dintre observație și modelul nostru teoretic actual al Universului este mai probabil să se datoreze noii fizici.
Ca raportate anteriorConstanta Hubble este o măsură a expansiunii Universului exprimată în unități de kilometri pe secundă per megaparsec (Mpc). Deci, în fiecare secundă, fiecare megaparsec al Universului se extinde cu un anumit număr de kilometri. Un alt mod de a gândi acest lucru este în termenii unui obiect relativ staționar la un megaparsec depărtare: în fiecare secundă, devine cu un număr de kilometri mai îndepărtat.
Cati kilometri? Asta e problema aici. Există trei metode pe care oamenii de știință le folosesc pentru a măsura constanta Hubble: privirea obiectelor din apropiere pentru a vedea cât de repede se mișcă, undele gravitaționale produse prin ciocnirea găurilor negre sau a stelelor neutronice și măsurarea abaterilor minuscule în lumina ulterioară a Big Bang-ului cunoscut sub numele de Fundal cosmic cu microunde (CMB). Cu toate acestea, diferitele metode au venit cu valori diferite. De exemplu, urmărirea supernovelor îndepărtate a produs o valoare de 73 km/s Mpc, în timp ce măsurătorile CMB folosind satelitul Planck au produs o valoare de 67 km/s Mpc.
Chiar anul trecut, cercetători a făcut o a treia măsură independentă a expansiunii Universului prin urmărirea comportamentului unei supernove cu lentile gravitaționale, unde distorsiunea spațiu-timp cauzată de un obiect masiv acționează ca o lentilă pentru a mări un obiect din fundal. Cele mai bune potriviri ale acelor modele au ajuns să fie ușor sub valoarea constantei Hubble derivată din CMB, diferența fiind în cadrul erorii statistice. Valorile mai apropiate de cele derivate din măsurătorile altor supernove s-au potrivit considerabil mai rău pentru date. Metoda era nouă, cu incertitudini considerabile, dar a oferit un mijloc independent de a ajunge la Constanta Hubble.
La începutul acestui an, cercetătorii JWST raportat pe măsurători construit pe confirmarea de anul trecut pe baza datelor Webb, că măsurătorile lui Hubble ale ratei de expansiune au fost precise, cel puțin pentru primele câteva „trepte” ale „scării distanței cosmice”. Dar exista încă posibilitatea unor erori încă nedetectate care ar putea crește profundul (și, prin urmare, mai înapoi în timp) privit în Univers, în special pentru măsurătorile luminozității stelelor mai îndepărtate.
Trei vederi ale NGC 4258 (Messier 106). Imaginile din stânga și din centru arată galaxia în lumină vizibilă, în timp ce imaginea din dreapta este de la JWST în infraroșu. Credit: ESA/WEBB, NASA & CSA
Observații suplimentare ale stelelor variabile Cepheid – un total de 1.000 în cinci galaxii gazdă până la 130 de milioane de ani-lumină – corelate cu datele Hubble au ajutat JWST să vadă dincolo de praful interstelar care a făcut ca imaginile lui Hubble ale acelor stele să fie mai neclare și suprapuse. . Acest lucru a permis astronomilor să distingă mai ușor între stele individuale. Acele rezultate confirmat în continuare acuratețea datelor Hubble și a permis astronomilor să excludă erorile de măsurare cu un grad ridicat de încredere.
O verificare încrucișată critică
Acest ultim studiu servește ca o verificare încrucișată critică cu lucrarea din aprilie, folosind trei măsurători diferite pentru a determina distanțe până la galaxii cunoscute a fi gazde ale supernovelor. „Verificarea încrucișată Hubble ar putea părea prozaic, dar rezultatele Hubble demonstrează o tensiune profundă în Univers între cât de repede se extinde acum (măsurat de Hubble) și predicția din modelul standard, LambdaCDM (calibrat de Cosmic Microwave Background), „, a declarat autorul principal Adam Riess, de la Institutul de Telescop pentru Știința Spațială de la Universitatea Johns Hopkins, pentru Ars. „Așa că Webb confirmând Hubble înseamnă că vedem cu adevărat ceva în neregulă în Univers.”
Noul studiu, care include date de la două grupuri independente care lucrează pentru a rafina constanta Hubble, cuprinde aproximativ o treime din eșantionul complet de galaxie colectat de Hubble. Autorii au folosit distanța până la galaxia NGC-4258 (alias Messier 106) ca punct de referință, deoarece această distanță este cunoscută. Ei au folosit stele pulsatoare cunoscute sub numele de variabile Cepheid pentru a calcula distanțele și și-au verificat munca cu măsurători complementare ale distanțelor bazate pe stele bogate în carbon și giganți roșii. Au ajuns să aibă o valoare constantă Hubble de 72,6 km/s/Mpc, foarte apropiată de valoarea Hubble de 72,8 km/s/Mpc.
Acum rămâne la latitudinea teoreticienilor să vină cu noi ipoteze pentru a explica aceste constatări. „O posibilă explicație pentru tensiunea Hubble ar fi dacă ar lipsi ceva în înțelegerea noastră despre Universul timpuriu, cum ar fi o nouă componentă a materiei – energia întunecată timpurie – care a dat universului o lovitură neașteptată după Big Bang.” a spus cosmologul JHU Marc Kamionkowskicare nu a fost implicat în noul studiu. „Și există și alte idei, cum ar fi proprietăți amuzante ale materiei întunecate, particule exotice, schimbarea masei electronilor sau câmpuri magnetice primordiale, care ar putea face treaba. Teoreticienii au permisiunea de a deveni destul de creativi.”
În ceea ce privește modul în care aceste noi rezultate se compară cu măsurătorile din 2023 făcute folosind supernove, „Acest rezultat se bazează pe o rută diferită și mult mai indirectă”, a spus Riess. „Măsurăm distanțele și deplasările spre roșu, care este o măsură directă a cât de repede se extinde Universul. [2023] măsurarea se bazează pe modelarea unui fenomen numit strong lensing (văzarea mai multor imagini) care determină unde se află masa intermediară. Un produs secundar al acesteia este o estimare a constantei Hubble, dar rezultatul este destul de imprecis, formal nu incompatibil cu lucrarea prezentă sau cu orice lucrare trecută.”
Jennifer este reporter senior la Ars Technica, cu un accent deosebit pe locul în care știința se întâlnește cu cultura, acoperind totul, de la fizică și subiecte interdisciplinare conexe până la filmele și serialele ei preferate. Jennifer locuiește în Baltimore cu soțul ei, fizicianul Sean M. Carroll, și cu cele două pisici ale lor, Ariel și Caliban.
Comentarii recente