Telescopul James Webb arată că există ceva greșit în ceea ce privește înțelegerea noastră despre univers

Postat la: 16.03.2024 |

În funcție de locul în care privim, universul se extinde în ritmuri diferite. Acum, oamenii de știință care folosesc telescoapele spațiale James Webb și Hubble au confirmat că observația nu se datorează unei erori de măsurare.

Astronomii au folosit telescoapele spațiale James Webb și Hubble pentru a confirma una dintre cele mai tulburătoare enigme din întreaga fizică - universul pare să se extindă cu viteze uimitor de diferite în funcție de locul în care privim, scrie livescience.com.
Această problemă, cunoscută sub numele de Tensiunea Hubble, are potențialul de a modifica sau chiar de a răsturna complet cosmologia. În 2019, măsurătorile efectuate de telescopul spațial Hubble au confirmat că puzzle-ul este real; în 2023, măsurători și mai precise efectuate de telescopul spațial James Webb (JWST) au cimentat discrepanța.

Acum, o triplă verificare efectuată de ambele telescoape care lucrează împreună pare să fi exclus posibilitatea oricărei erori de măsurare. Studiul, publicat la 6 februarie în Astrophysical Journal Letters, sugerează că ar putea exista ceva foarte greșit în ceea ce privește înțelegerea noastră despre univers.

"Cu erorile de măsurare negate, ceea ce rămâne este posibilitatea reală și interesantă că am înțeles greșit universul", a declarat într-un comunicat autorul principal al studiului, Adam Riess, profesor de fizică și astronomie la Universitatea Johns Hopkins.

Reiss, Saul Perlmutter și Brian P. Schmidt au câștigat premiul Nobel pentru fizică în 2011 pentru descoperirea din 1998 a energiei întunecate, forța misterioasă care stă la baza expansiunii accelerate a universului.

În prezent, există două metode "gold-standard" pentru calcularea constantei Hubble, o valoare care descrie rata de expansiune a universului. Prima implică analiza micilor fluctuații ale fondului cosmic de 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 această puzderie de microunde cu ajutorul satelitului Planck al Agenției Spațiale Europene pentru a deduce o constantă Hubble de aproximativ 46.200 de mile pe milion de ani-lumină, sau aproximativ 67 de kilometri pe secundă pe megaparsec (km/s/Mpc).

Cea de-a doua metodă folosește stelele pulsatorii numite variabile Cefeide. Stelele cefeide sunt pe moarte, iar straturile lor exterioare de heliu gazos cresc și se micșorează pe măsură ce absorb și eliberează radiația stelei, făcându-le să pâlpâie periodic ca niște lămpi de semnalizare îndepărtate.

Pe măsură ce Cefeidele devin mai strălucitoare, ele pulsează mai încet, oferind astronomilor un mijloc de a le măsura luminozitatea absolută. Comparând această luminozitate cu luminozitatea lor observată, astronomii pot înlănțui Cefeidele într-o "scară a distanței cosmice" pentru a privi tot mai adânc în trecutul universului. Cu această scală, astronomii pot afla o cifră precisă a expansiunii sale, pornind de la modul în care lumina Cefeidelor a fost întinsă sau deplasată spre roșu.

Dar de aici începe misterul. Conform măsurătorilor variabilelor Cefeide efectuate de Riess și colegii săi, rata de expansiune a universului este de aproximativ 74 km/s/Mpc: o valoare imposibil de ridicată în comparație cu măsurătorile lui Planck. Astfel, cosmologia intră pe un teritoriu necunoscut.

"Nu am numi-o o tensiune sau o problemă, ci mai degrabă o criză", a declarat David Gross, un astronom laureat al Premiului Nobel, în cadrul unei conferințe din 2019 la Institutul Kavli pentru Fizică Teoretică (KITP) din California.

Inițial, unii oameni de știință au crezut că această disparitate ar putea fi rezultatul unei erori de măsurare cauzate de amestecul Cefeidelor cu alte stele în deschiderea lui Hubble. Dar, în 2023, cercetătorii au folosit JWST, mai precis, pentru a confirma că, pentru primele câteva "trepte" ale scării cosmice, măsurătorile lor de pe Hubble au fost corecte. Cu toate acestea, a rămas totuși posibilitatea unei aglomerări mai îndepărtate 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, la o distanță de 130 de milioane de ani lumină de Pământ. După ce au comparat datele lor cu cele ale lui Hubble, astronomii au confirmat măsurătorile anterioare ale constantei Hubble.

"Acum am acoperit întreaga gamă a ceea ce a observat Hubble și putem exclude cu foarte mare încredere o eroare de măsurare ca fiind cauza tensiunii Hubble", a declarat Riess. "Combinația dintre Webb și Hubble ne oferă ce este mai bun din ambele lumi. Constatăm că măsurătorile Hubble rămân fiabile pe măsură ce urcăm mai departe pe scara distanței cosmice."