Noi măsurători luate cu Telescopul spațial James Webb (JWST) au adâncit controversa științifică a tensiunii Hubble – sugerând că este posibil să nu existe deloc.
De ani de zile, astronomii au descoperit că universul pare să se extindă cu viteze diferite, în funcție de locul în care se uită, o enigma pe care o numesc tensiunea Hubble. Unele dintre măsurători sunt în acord cu cea mai bună înțelegere actuală a universului, în timp ce alţii ameninţă că o rupă.
Când JWST a intrat online în 2022, o echipă de cercetători a folosit precizia fără precedent a telescopului spațial. pentru a confirma existența tensiunii. Dar conform noile rezultate de la o echipă diferită de oameni de știință, tensiunea Hubble poate apărea din eroarea de măsurare și poate fi o iluzie până la urmă. Cu toate acestea, nici aceste rezultate nu sunt definitive.
„Rezultatele noastre sunt în concordanță cu modelul standard. Dar nu exclud că există o tensiune și acolo”, autorul principal al studiului. Wendy Freedmanastrofizician la Universitatea din Chicago, a declarat pentru Live Science. “[The experience] este probabil cel mai apropiat lucru de un rollercoaster – a fost interesant, dar există aceste momente în care trebuie să urci din nou dealul.”
Probleme Hubble
În prezent, există două metode standard de aur pentru a afla constanta Hubble, o valoare care descrie rata de expansiune a universului. Prima implică studierea minusculelor fluctuații ale fundalului cosmic cu microunde – o relicvă străveche a primei lumini a universului produsă la doar 380.000 de ani după Big bang.
Înrudit: „Ar putea fi profund”: cum încearcă astronomul Wendy Freedman să repare universul
După cartografiind acest șuierat de cuptor cu microunde folosind Agenția Spațială Europeană Satelitul Planck, cosmologii au dedus 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). Aceasta, alături alte măsurători ale universului timpuriualiniat cu previziunile teoretice.
A doua metodă operează la distanțe mai apropiate și în viața ulterioară a universului folosind stele pulsatoare numite Variabile cefeide. Stelele cefeide mor încet, 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, permițând astronomilor să măsoare luminozitatea intrinsecă a stelelor. 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.
Recent, când Adam Riessprofesor de astronomie la Universitatea Johns Hopkins, și echipa sa au măsurat constanta Hubble folosind Telescopul spațial Hubble și JWST, au găsit o valoare surprinzător de mare a 73,2 km/s/Mpc. De aici s-a cimentat tensiunea, o discrepanță semnificativă între metodele de măsurare a ratei de expansiune în universul timpuriu și cele din cel mai modern.
Dar Freedman a sugerat anterior că praful, gazul și alte stele ar putea arunca în jos măsurătorile de luminozitate ale Cefeidelor, creând aspectul unei discrepanțe acolo unde nu există deloc.
În noul studiu, pentru a dezvălui o posibilă eroare sistematică în aglomerarea cefeidelor, Freedman și colegii ei au antrenat JWST pe 11 galaxii din apropiere care conțin supernove de tip Ia, măsurându-le distanțele și ancorandu-le la trei scări de distanță independente cu luminozitate intrinsecă în regiuni similare ale planetei. cerul: Cefeidele; și alte două stele standard gigant roșii lumânare cunoscute sub numele de stele „tip-of-the-red-giant-branch” (TRGB) și stele de ramură gigant asimptotică din regiunea J (JAGB).
Rezultatele lor au fost surprinzătoare. Stelele TRGB și JAGB au oferit lui Hubble rezultate constante de 69,85 km/s/Mpc și, respectiv, 67,96 km/s/Mpc. Dar Cefeidele au revenit cu 72,04 km/s/Mpc, reproducând tensiunea Hubble – deși mai puțin dramatic decât rezultatele obținute de Riess. Pentru Freedman și colegii ei, acesta este un posibil indiciu că măsurătorile Cefeidelor ar putea conține o eroare sistematică necunoscută.
Sfârșitul tensiunii Hubble?
Cu toate acestea, nu toți oamenii de știință sunt de acord cu concluziile studiului. Când a fost întrebat despre noile descoperiri, Riess a sugerat că rezultatele nepotrivite ar putea fi din cauza faptului că Freedman și eșantionul echipei ei a fost prea mic.
„Ei obțin o constantă Hubble mai mică, deoarece eșantionul pe care l-au selectat oferă o constantă Hubble mai mică, indiferent dacă măsurați cu JWST sau HST. [Hubble Space Telescope]sau Cefeide, JAGB sau TRGB, pentru că supernovele din gazdele pe care le-au selectat fluctuează în acest fel”, a spus Riess pentru Live Science. „Au ales un eșantion foarte mic… și le-au ales din coadă, nu din mijlocul distribuției”.
Dar Freedman a contracara acest punct. Deși eșantionul ar putea fi prea mic pentru a lua în considerare întreaga gamă a distanțelor stelelor, a spus ea, rezultatele pot însemna, de asemenea, că măsurătorile stelelor Cefeide mai îndepărtate conțin o eroare sistematică „fatală” – o aglomerare care anulează calculele de distanţele cefeidelor.
Pentru a face o măsurare a stelelor Cefeide, „faceți o corecție de aglomerație și nu sunt mici corecții”, a spus Freedman. „Și dacă înțelegi greșit, primești [star] culori greșite, corectarea prafului a fost greșită, corectarea metalității este greșită. Aceste efecte sunt covariante și ar putea avea un efect mult mai mare [on the final distance measured] decât să spui că aglomerația nu este o problemă”.
Freedman crede că răspunsul este să facă și mai multe măsurători, potențial unele cu un tip suplimentar de stea. Ea se așteaptă ca această lucrare să fie finalizată în următorii doi ani. Totuși, dacă măsurătorile suplimentare vor rezolva problema sau vor adăuga la ea este dezbătută.
„Suntem în mijlocul acestui lucru și mai urmează”, a spus Freedman. “[JWST] este o mașină minunată și este exact ceea ce avem nevoie pentru a ajunge la unele dintre aceste tipuri de probleme. Este un moment bun să lucrăm la asta.”