Ανατροπές στην Κοσμολογία: Το James Webb αποκαλύπτει την ταχύτητα με την οποία το σύμπαν επεκτείνεται – Τι είναι η σταθερά Χαμπλ

 Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) έχει κάνει ακόμη μία σημαντική ανακάλυψη που εντείνει τις ανησυχίες ότι κάτι δεν πάει καλά με το μοντέλο του σύμπαντος.

Ανάλογα με το μέρος του σύμπαντος από το οποίο λαμβάνουν μετρήσεις οι αστρονόμοι, το σύμπαν φαίνεται να διαστέλλεται με διαφορετικούς ρυθμούς — ένα πρόβλημα που οι επιστήμονες ονομάζουν «νόμος του Χαμπλ (Hubble)».

Οι μετρήσεις από το μακρινό, πρώιμο σύμπαν δείχνουν ότι ο ρυθμός διαστολής, γνωστός ως σταθερά του Hubble, ταιριάζει με το καλύτερο τρέχον μοντέλο του σύμπαντος, ενώ οι μετρήσεις πιο κοντά στη Γη το αμφισβητούν.

Τώρα, μία νέα μελέτη χρησιμοποιώντας το βαρυτικά παραμορφωμένο φως μιας υπερκαινοφανούς που βρίσκεται 10,2 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά αποκάλυψε ότι το μυστήριο μπορεί να παραμείνει.

Οι ερευνητές δημοσίευσαν τα ευρήματά τους σε μια σειρά άρθρων στο The Astrophysical Journal. Οι υπολογισμοί της έντασης Hubble έχουν επίσης γίνει αποδεκτοί για δημοσίευση και δημοσιεύθηκαν στη βάση δεδομένων προεκτυπώσεων arXiv.

«Τα αποτελέσματα της ομάδας μας είναι σημαντικά: Η τιμή της σταθεράς του Hubble ταιριάζει με άλλες μετρήσεις στο τοπικό σύμπαν, αλλά παρουσιάζει διαφορές σε σχέση με τις τιμές που λαμβάνονται όταν το σύμπαν ήταν νεότερο», δήλωσε η Brenda Frye, αναπληρώτρια καθηγήτρια αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα.

Οι δύο μέθοδοι για τη μέτρηση της σταθεράς του Hubble

Αυτήν τη στιγμή, υπάρχουν δύο χρυσά πρότυπα για τον υπολογισμό της σταθεράς του Hubble. Η πρώτη μέθοδος περιλαμβάνει την ανάλυση των μικροσκοπικών διακυμάνσεων της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου, ενός αρχαίου λείψανου του πρώτου φωτός του σύμπαντος, που παράχθηκε μόλις 380.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Αυτή η μέθοδος επιτρέπει στους αστρονόμους να συμπεράνουν έναν ρυθμό διαστολής περίπου 67 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο ανά μεγαπαρσέκ (km/s/Mpc), τιμή που ταιριάζει με τις προβλέψεις του τρέχοντος κοσμολογικού μοντέλου.

Η δεύτερη μέθοδος, όμως, που βασίζεται σε μετρήσεις από αστέρια Cepheid, επιστρέφει μια πιο υψηλή τιμή — 73,2 km/s/Mpc — η οποία αμφισβητεί τις προβλέψεις του μοντέλου. Αν και η διαφορά φαίνεται μικρή, είναι αρκετή για να έρθει σε αντίθεση με την κατανόηση της κοσμολογίας όπως την ξέρουμε.

Η νέα ανακάλυψη

Στις νέες μελέτες, οι αστρονόμοι έστρεψαν την κάμερα υπέρυθρης ακτινοβολίας του James Webb (NIRCam) στο γαλαξιακό σμήνος PLCK G165.7+67.0, γνωστό και ως G16, που βρίσκεται 3,6 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.

Εκεί, εντόπισαν τρία διακριτά σημεία φωτός που προέρχονταν από μία υπερκαινοφανή τύπου IA, το φως της οποίας μεγενθύνθηκε και παραμορφώθηκε βαρυτικά από έναν γαλαξία μπροστά της.

Οι υπερκαινοφανείς τύπου IA συμβαίνουν όταν το υλικό ενός άστρου πέφτει σε έναν λευκό νάνο, οδηγώντας σε μία τεράστια θερμοπυρηνική έκρηξη. Οι εκρήξεις αυτές θεωρείται ότι συμβαίνουν πάντα με την ίδια φωτεινότητα, καθιστώντας τες «τυποποιημένα κεριά» για τον υπολογισμό αποστάσεων στο σύμπαν και της σταθεράς του Hubble.

Μελετώντας τις χρονικές καθυστερήσεις μεταξύ των σημείων και συνδυάζοντας τες με την απόσταση της υπερκαινοφανούς, οι ερευνητές υπολόγισαν μία τιμή της σταθεράς του Hubble 75,4 km/s/Mpc, με συν/πλην 8,1 και 5,5 αντίστοιχα. Αυτή η τιμή έρχεται ξανά σε αντίθεση με το τυπικό κοσμολογικό μοντέλο.

Παρόλο που αυτή η μέτρηση δεν αναμένεται να είναι η τελική λέξη στο ζήτημα της σταθεράς Hubble, οι ερευνητές συνεχίζουν να συλλέγουν σημαντικά στοιχεία από άλλους εκρηκτικούς αστέρες.