_ Telescoape Webb și Hubble afirmă rata de expansiune a universului, dar puzzle-ul persistă

Rata cu care universul se extinde, cunoscută sub numele de constanta Hubble, este unul dintre parametrii fundamentali pentru înțelegerea evoluției și a destinului final al cosmosului.

Cu toate acestea, o diferență persistentă, numită Tensiunea Hubble, este observată între valoarea constantei măsurată cu o gamă largă de indicatori independenți de distanță și valoarea ei prezisă de la strălucirea Big Bang. Telescopul spațial James Webb NASA/ESA/CSA a confirmat că ochiul ager al telescopului spațial Hubble a avut dreptate tot timpul, ștergând orice îndoială persistentă cu privire la măsurătorile lui Hubble.

Una dintre justificările științifice pentru construirea NASA/ESA. Telescopul spațial Hubble urma să-și folosească puterea de observare pentru a oferi o valoare exactă pentru rata de expansiune a universului. Înainte de lansarea lui Hubble în 1990, observațiile de la telescoape de la sol au generat incertitudini uriașe. În funcție de valorile deduse pentru rata de expansiune, universul ar putea avea o vechime între 10 și 20 de miliarde de ani.

În ultimii 34 de ani, Hubble a redus această măsurătoare la o precizie de mai puțin de unu la sută, împărțind diferența cu o valoare de vârstă de 13,8 miliarde de ani. Acest lucru a fost realizat prin rafinarea așa-numitei „scări de distanță cosmică” prin măsurarea unor markeri importanți de mile cunoscuți sub numele de stele variabile Cepheid.

Cu toate acestea, valoarea Hubble nu este de acord cu alte măsurători care implică faptul că universul a fost extinzându-se mai repede după Big Bang. Aceste observații au fost făcute prin maparea satelitului ESA Planck a radiației cosmice de fundal cu microunde – un plan pentru modul în care universul ar evolua structura după ce s-a răcit de la Big Bang.

Soluția simplă a dilemei ar fi să spunem că poate observațiile Hubble sunt greșite ca urmare a unor inexactități care se strecoară în măsurătorile sale ale etapelor din spațiul adânc.

Apoi a apărut telescopul spațial James Webb, permițând astronomilor să verifice rezultatele lui Hubble. Vizualizările în infraroșu ale Cefeidelor lui Webb erau de acord cu datele de lumină optică ale lui Hubble. Webb a confirmat că ochiul ascuțit al telescopului Hubble a avut dreptate tot timpul, ștergând orice îndoială persistentă cu privire la măsurătorile lui Hubble.

Concluzia este că așa-numita Tensiune Hubble între ceea ce se întâmplă în universul apropiat față de începutul expansiunea universului rămâne un puzzle sâcâitor pentru cosmologi. S-ar putea să existe ceva țesut în țesătura spațiului pe care încă nu îl înțelegem.

Rezolvarea acestei discrepanțe necesită o nouă fizică? Sau este un rezultat al erorilor de măsurare între cele două metode diferite utilizate pentru a determina rata de expansiune a spațiului?

Hubble și Webb s-au unit acum pentru a produce măsurători definitive, promovând cazul că altceva... „nu erorile de măsurare – influențează rata de expansiune.

„Cu erorile de măsurare anulate, ceea ce rămâne este posibilitatea reală și incitantă că am înțeles greșit universul”, a spus Adam Riess, fizician la Johns Hopkins. Universitatea din Baltimore. Riess deține un Premiu Nobel pentru co-descoperirea faptului că expansiunea universului se accelerează, din cauza unui fenomen misterios numit acum energie întunecată.

Ca o verificare încrucișată, o observație inițială Webb din 2023 a confirmat că măsurătorile lui Hubble ale universul în expansiune erau exacte. Cu toate acestea, în speranța de a ameliora Tensiunea Hubble, unii oameni de știință au speculat că erorile nevăzute în măsurare pot crește și deveni vizibile pe măsură ce privim mai adânc în univers. În special, aglomerarea stelară ar putea afecta măsurarea luminozității stelelor mai îndepărtate într-un mod sistematic.

Echipa SH0ES (Supernova H0 pentru Ecuația stării energiei întunecate), condusă de Riess, a obținut observații suplimentare cu Webb ale obiectelor care sunt markeri cosmici critici, cunoscute sub numele de stele variabile Cepheid, care pot acum să fie corelate cu datele 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”, Riess a spus.

Primele observații ale echipei Webb în 2023 au reușit să arate că Hubble a fost pe drumul cel bun în stabilirea fermă a fidelității primelor trepte ale așa-numitei scări de distanță cosmică.

p>Astronomii folosesc diverse metode pentru a măsura distanțele relative din univers, în funcție de obiectul observat. În mod colectiv, aceste tehnici sunt cunoscute sub numele de scara distanței cosmice – fiecare treaptă sau tehnică de măsurare se bazează pe pasul anterior pentru calibrare.

Dar unii astronomi au sugerat că deplasându-se spre exterior de-a lungul „a doua treaptă”, scara distanței cosmice. ar putea deveni șubredă dacă măsurătorile Cefeidelor devin mai puțin precise cu distanța. Astfel de inexactități ar putea apărea deoarece lumina unei Cefeide s-ar putea amesteca cu cea a unei stele adiacente – un efect care ar putea deveni mai pronunțat odată cu distanța, pe măsură ce stelele se înghesuie pe cer și devin mai greu de distins unele de altele.

Provocarea observațională este că imaginile Hubble din trecut ale acestor variabile cefeide mai îndepărtate par mai îngrămădite și suprapuse cu stelele învecinate la distanțe tot mai mari dintre noi și galaxiile lor gazdă, ceea ce necesită o contabilitate atentă a acestui efect. Praful intervenit complică și mai mult siguranța măsurătorilor în lumină vizibilă. Webb străbate praful și izolează în mod natural cefeidele de stelele învecinate, deoarece vederea sa este mai clară decât cea a lui Hubble la lungimi de undă în infraroșu.

„Combinând Webb și Hubble ne oferă tot ce este mai bun din ambele lumi. Constatăm că măsurătorile Hubble rămâne fiabil pe măsură ce urcăm mai departe de-a lungul scării distanței cosmice”, a spus Riess.

Noile observații Webb includ cinci galaxii gazdă a opt supernove de tip Ia care conțin un total de 1000 de cefeide și ajung până la cea mai îndepărtată galaxie unde Cefeidele au fost bine măsurate – NGC 5468, la o distanță de 130 de milioane de ani-lumină.

„Acesta se întinde pe întreaga gamă în care am făcut măsurători cu Hubble. Deci, am ajuns la sfârșitul a doua treaptă a scării de distanță cosmică”, a declarat coautorul Gagandeep Anand de la Space Telescope Science Institute din Baltimore, care operează telescoapele Webb și Hubble pentru NASA.

Împreună, Hubble și Webb confirmă Hubble Tension a înființat alte observatoare pentru a rezolva eventual misterul, inclusiv viitorul telescop spațial roman Nancy Grace al NASA și misiunea Euclid recent lansată de ESA.

În prezent, este ca și cum scara de distanță observată de Hubble și Webb a fost ferm. stabiliți un punct de ancorare pe un țărm al unui râu, iar strălucirea Big Bang-ului observată de Planck de la începutul universului este fixată ferm pe cealaltă parte. Modul în care expansiunea universului s-a schimbat în miliardele de ani dintre aceste două puncte finale nu a fost încă observat direct.

„Trebuie să aflăm dacă ne lipsește ceva despre cum să conectăm începutul universului și în zilele noastre”, a spus Riess.

Studiul este publicat în The Astrophysical Journal Letters.

(Fluierul)