Telescopul James Webb confirmă că există ceva extrem de greșit în modul în care înţelegem Universul

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, ci mai degrabă depinde de modul în care înţelegem Universul.

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.

Această problemă, cunoscută sub numele de Tensiunea Hubble, are potențialul de a modifica sau chiar de a răsturna complet cosmologia. În anul 2019, măsurătorile efectuate de telescopul spațial Hubble au confirmat că această enigmă este reală. În anul 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 eliminat definitiv posibilitatea oricărei erori de măsurare. Studiul, publicat pe 6 februarie 2024 în revista Astrophysical Journal Letters, sugerează că ar putea fi ceva foarte greșit în ceea ce privește înțelegerea noastră despre Univers.^[sursa]

Adevărata problemă: modul în care înţelegem Universul

„Cu erorile de măsurare respinse, ceea ce rămâne este posibilitatea reală și incitantă ca noi să fi înțeles greșit Universul”, a declarat Adam Riess, autorul principal al studiului, profesor de fizică și astronomie la Universitatea Johns Hopkins, într-o declarație.

Adam Reiss, Saul Perlmutter și Brian P. Schmidt au câștigat Premiul Nobel pentru Fizică în anul 2011 pentru descoperirea din anul 1998 a energiei întunecate, forța misterioasă din spatele 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 radiației cosmice de fond – o relicvă străveche a primei lumini a Universului, produsă la „doar” 380.000 de ani după Big Bang.

Între anii 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 75.000 de km/h 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. Cosmologia fusese aruncată 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 anul 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 amestecul Cefeidelor cu alte stele în deschiderea Hubble. Dar, în anul 2023, cercetătorii au folosit telescopul spaţial James Webb, mai precis, pentru a confirma că, pentru primele câteva „trepte” ale scării cosmice, măsurătorile lor de pe Hubble erau 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 aflate la o distanță de până la 130 de milioane de ani-lumină față 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. 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.”, a declarat Riess.

Cu alte cuvinte: tensiunea din inima cosmologiei este aici și va continua să existe.