Astronomii au folosit telescoapele spațiale James Webb și Hubble pentru a confirma una dintre cele mai tulburătoare enigme din întreaga fizică – că universul pare să se extindă la viteze uluitor de diferite, în funcție de locul în care privim.
Această problemă, cunoscută sub numele de Tensiunea Hubble, are potențialul de a modifica sau chiar de a răsturna cu totul cosmologia. În 2019, măsurătorile efectuate de Telescopul spațial Hubble a confirmat că puzzle-ul era real; în 2023, măsurători și mai precise de la Telescopul spațial James Webb (JWST) a cimentat discrepanța.
Acum, o triplă verificare efectuată de ambele telescoape care lucrează împreună pare să fi pus definitiv în pat posibilitatea oricărei erori de măsurare. Studiul, publicat pe 6 februarie în Scrisori din jurnalul astrofizicsugerează că poate fi ceva grav greșit în înțelegerea noastră a universului.
Legate de: După 2 ani în spațiu, telescopul James Webb a rupt cosmologia. Se poate repara?
„Cu erorile de măsurare anulate, ceea ce rămâne este posibilitatea reală și incitantă de a fi înțeles greșit universul”, autorul principal al studiului. Adam Riessprofesor de fizică și astronomie la Universitatea Johns Hopkins, a spus într-o declarație.
Reiss, Saul Perlmutter și Brian P. Schmidt a câștigat Premiul Nobel pentru fizică în 2011 pentru descoperirea lor din 1998 a energie întunecatăforța misterioasă din spatele expansiunii accelerate a universului.
În prezent, există două metode „standard de aur” pentru a afla constanta Hubble, o valoare care descrie rata de expansiune a universului. Prima presupune studierea minusculelor fluctuații ale fundalului cosmic cu microunde (CMB) – o relicvă străveche a primei lumini a universului produsă la doar 380.000 de ani după Big bang.
Între 2009 și 2013, astronomii au cartografiat acest fuzz la microunde folosind Agenția Spațială EuropeanăSatelitul lui Planck pentru a deduce o constantă Hubble de aproximativ 46.200 mph per milion de ani lumină, sau aproximativ 67 de kilometri pe secundă per megaparsec (km/s/Mpc).
A doua metodă folosește stele pulsatoare numite variabile cefeide. Stelele cefeide mor, iar straturile lor exterioare de gaz heliu cresc și se micșorează pe măsură ce absorb și eliberează radiația stelei, făcându-le să pâlpâie periodic ca lămpile de semnalizare îndepărtate.
Pe măsură ce cefeidele devin mai strălucitoare, ele pulsează mai încet, oferind astronomilor un mijloc de a-și măsura luminozitatea absolută. Comparând această luminozitate cu luminozitatea lor observată, astronomii pot înlănțui Cefeidele într-o „scara de distanță cosmică” pentru a privi din ce în ce mai adânc. în trecutul universului. Cu această scară la locul lor, astronomii pot găsi un număr precis pentru expansiunea ei din modul în care lumina Cefeidelor a fost întinsă sau mutată în roșu.
Legate de: „Neparticulele” misterioase ar putea împinge universul în afară, sugerează un nou studiu teoretic
Dar aici începe misterul. Conform măsurătorilor variabilelor Cepheid luate de Riess și colegii săi, rata de expansiune a universului este de aproximativ 74 km/s/Mpc: o valoare imposibil de mare în comparație cu măsurătorile lui Planck. Cosmologia fusese aruncată pe un teritoriu neexplorat.
„Nu am numi asta o tensiune sau o problemă, ci mai degrabă o criză”, David GrossA Premiul Nobel-astronom, a spus la o conferință din 2019 la Institutul Kavli pentru Fizică Teoretică (KITP) din California.
Inițial, unii oameni de știință au crezut că disparitatea ar putea fi rezultatul unei erori de măsurare cauzate de amestecarea Cefeidelor cu alte stele în deschiderea lui Hubble. Dar în 2023, cercetătorii au folosit cele mai precise JWST pentru a confirma că, pentru primele câteva „trepte” ale scării cosmice, măsurătorile lor Hubble au fost corecte. Cu toate acestea, a rămas posibilitatea de a se înghesui mai înapoi în trecutul universului.
Pentru a rezolva această problemă, Riess și colegii săi s-au bazat pe măsurătorile lor anterioare, observând încă 1.000 de stele Cefeide în cinci galaxii gazdă aflate la distanță de 130 de milioane de ani lumină de Pământ. După ce și-au comparat datele cu cele ale lui Hubble, astronomii și-au confirmat măsurătorile anterioare ale constantei Hubble.
„Acum am acoperit întreaga gamă a ceea ce a observat Hubble și putem exclude o eroare de măsurare ca cauză a Tensiunii Hubble cu foarte mare încredere”, a spus Riess. „Combinarea Webb și Hubble ne oferă tot ce este mai bun din ambele lumi. Găsim că măsurătorile Hubble rămân fiabile pe măsură ce urcăm mai departe de-a lungul scării distanței cosmice”.
Cu alte cuvinte: tensiunea din centrul cosmologiei este aici pentru a rămâne.