Stała Hubble’a – tempo ekspansji Wszechświata
Astronomowie wykorzystali Teleskop Webba, aby lepiej zrozumieć tempo rozszerzania się Wszechświata, znane jako stała Hubble’a. Odkryli, że różnica w tempie ekspansji może jednak nie istnieć.
Przez ostatnią dekadę naukowcy próbowali dotrzeć do sedna tego, co wydawało się być główną niespójnością we Wszechświecie. Rozszerzał się on w czasie, ale tempo ekspansji wydawało się różnić w zależności od tego, czy obserwowany jest wczesny okres w historii kosmosu, czy na dzień dzisiejszy. Jeśli taka różnica okazałoby się prawdą, to stanowiłoby to poważny problem dla obecnego modelu kosmologicznego, który reprezentuje najlepsze zrozumienie Wszechświata przez ludzkość
Jednak dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba astronomowie z University of Chicago byli w stanie zebrać nowe i lepsze dane – sugerujące, że różnica ta może w ogóle nie istnieć, a Stała Hubble’a jest niezmienna. Badanie zostało opublikowane w The Astrophysical Journal.
„Te nowe dowody wskazują, że nasze nasz model opisujący Wszechświat się trzyma. Nie oznacza to, że w przyszłości nie znajdziemy rzeczy, które są niezgodne z modelem, ale w tej chwili stała Hubble’a nie wydaje się być problemem” – mów Wendy Freedman z University of Chicago.
Obecnie istnieją dwa główne podejścia do obliczania tempa ekspansji Wszechświata. Pierwsze polega na pomiarze światła pozostałego po Wielkim Wybuchu, które wciąż podróżuje przez kosmos. Promieniowanie to, znane jako mikrofalowe promieniowanie tła, przedstawia astronomom, jakie warunki panowały we wczesnych okresach istnienia Wszechświata. Drugie podejście obejmuje pomiar tempa ekspansji w lokalnym sąsiedztwie astronomicznym. Paradoksalnie, jest to znacznie trudniejsze niż badanie przeszłości, ponieważ bardzo trudno jest dokładnie zmierzyć bliskie odległości w przestrzeni kosmicznej.
W ciągu ostatniego półwiecza naukowcy wymyślili wiele sposobów mierzenia stosunkowo niewielkich odległości. Jeden z nich polegą na uchwyceniu światła określonej klasy gwiazd w ich szczytowej jasności, gdy wybuchają jako supernowe pod koniec swojego życia.
Jeśli badacze znają maksymalną jasność supernowych, pomiar ich pozornej jasności pozwala obliczyć odległość do nich. Dodatkowe obserwacje pozwalają również określić, jak szybko galaktyka, w której miał miejsce ten wybuch oddala się od Ziemi.
Zanim jednak astronomowie mogą określić ostateczną odległość, do pomiarów tych muszą wprowadzić wiele poprawek. Muszą najpierw wziąć pod uwagę pył kosmiczny, który przysłania światło między odległymi gwiazdami w ich galaktykach macierzystych. Badacze muszą również sprawdzić i skorygować różnice w jasności, które mogą powstać w czasie, oraz zidentyfikować i skorygować subtelne niepewności pomiarowe w instrumentach używanych do wykonywania pomiarów.
Jednak wraz z postępem technologicznym, takim jak uruchomienie Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba w 2021 r., naukowcy byli w stanie coraz bardziej udoskonalać te pomiary.
„Ponad dwukrotnie zwiększyliśmy naszą próbkę galaktyk wykorzystywanych do kalibracji supernowych. Poprawa statystyczna jest znacząca. To znacznie wzmacnia wynik” – podkreśla Wendy Freedman.
Najnowsze obliczenia, które obejmują dane zarówno z Teleskopu Hubble’a, jak i Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, wskazują na wartość 70,4 kilometrów na sekundę na megaparsek (jednostka odległości używana w astronomii), plus minus 3 proc. Zdaniem astronomów, sprawia to, że wartość ta jest statystycznie zgodna z ostatnimi pomiarami mikrofalowego promieniowania tła, które wynosi 67,4, plus lub minus 0,7 proc.
Webb ma czterokrotnie większą rozdzielczość niż Teleskop Hubble’a, co pozwala naukowcom na identyfikację pojedynczych gwiazd, które wcześniej były wykrywane w rozmytych grupach. Jest również około 10 razy bardziej czuły, zapewniając większą precyzję i możliwość znalezienia nawet słabszych obiektów.
Emil Gołoś
