Нещо не е наред с Вселената (или нашето разбиране за нея)

С помощта на Уеб астрономите потвърдиха предишни измервания на телескопа Хъбъл за разширяването на Вселената. Прави впечатление, че и двата космически телескопа постигнаха един и същ резултат. Така че мистерията на константата на Хъбъл остава неразгадана.

Астрономите от години се опитват да разберат колко бързо се разширява Вселената. Те използват константата на Хъбъл за тази цел; Космологичният параметър, който определя абсолютния мащаб, размер и възраст на Вселената. Това е един от най-преките начини да научите как се е развила Вселената. Въпреки това, има рязко несъответствие между стойността на константата, измерена чрез широк диапазон от независими индекси на разстояние, и очакваната стойност от последващото сияние на Големия взрив. Така се възлагат надежди на мощния телескоп Джеймс Уеб да разкрие тази мистерия.

Константа на Хъбъл
Обратно към началото. Следователно константата на Хъбъл е важен параметър в космологията, който описва скоростта, с която Вселената се разширява. Но изследователите все още не могат да го определят. Това е така, защото все още не е възможно да се определи точната стойност на константата на Хъбъл. Въпреки че вече са изпробвани няколко метода за измерване на това. Един често срещан метод е да се наблюдават звезди цефеиди (пулсари) и свръхнови. Това показва, че Вселената се разширява със скорост от 74 километра в секунда на милион парсека. Друг начин е да се направят измервания на космическото микровълново фоново лъчение от ранната вселена. Данните от спътника Планк за космическата фонова радиация разкриват, че нашата Вселена се разширява със скорост от 67,4 километра в секунда на милион парсека. Разлика от шест-седем километра в секунда!

Цефеиди
Неслучайно астрономите обръщат внимание на цефеидите. Яркостта на някои звезди в далечни галактики ни казва колко далеч са те и следователно колко време е пътувала тази светлина, за да достигне до нас. Червеното отместване на галактиките ни казва колко се е разширила Вселената през този период и по този начин разкрива скоростта на разширение. Цефеидните звезди ни дават точна мярка за разстоянието, защото тези звезди са толкова ярки: те са свръхгиганти, 100 000 пъти по-ярки от нашето Слънце. Освен това те пулсират в продължение на няколко седмици. Колкото по-дълъг е този период, толкова по-ярък е той. Следователно това е златният инструмент за измерване на разстояния между галактики на сто милиона светлинни години или повече, което е решаваща стъпка в определянето на константата на Хъбъл. За съжаление, звездите в далечни галактики често са близо една до друга от наша гледна точка и все още не е възможно да ги различим добре от техните „по-близки“ съседи.

Хъбъл
Това беше една от причините за изграждането на космическия телескоп Хъбъл. Преди изстрелването на Хъбъл през 1990 г. и последвалите измервания на Цефеидите, скоростта на разширяване на Вселената беше толкова несигурна, че астрономите дори не бяха сигурни дали Вселената се е разширявала в продължение на 10 милиарда или 20 милиарда години. Благодарение на Хъбъл, който работи от космоса и следователно не се влияе от ефектите на земната атмосфера, ние получаваме много по-добра картина за това. Хъбъл може да прави разлика между отделните звезди Цефеиди в галактики на повече от 100 милиона светлинни години и може да измерва периода, през който тези звезди променят яркостта си.

почва
Измерванията на Хъбъл обаче оставят много да се желае. Това е така, защото Хъбъл не може да гледа правилно през праха, който стои между нас и звездите Цефеиди. Прахът абсорбира и разпръсква синята оптична светлина, правейки отдалечените обекти да изглеждат бледи. Това го кара да изглежда по-далеч, отколкото е в действителност. За съжаление, Хъбъл вижда по-малко ясно в червена светлина, отколкото в синя светлина, което кара светлината от Цефеида да се смесва с други звезди в зрителното му поле. Но този недостатък беше отстранен с пристигането на Джеймс Уеб.

Джеймс Уеб
Космическият телескоп Джеймс Уеб е много мощен в откриването на инфрачервена светлина. Този телескоп е специално проектиран да работи в инфрачервената част на електромагнитния спектър и съдържа няколко инструмента, които могат да откриват и анализират инфрачервеното лъчение. Благодарение на голямото си огледало и чувствителната си оптика, телескопът може лесно да отделя светлината от звездите цефеиди от близките звезди.

Същият извод
Наблюденията на Уеб в инфрачервения диапазон доведоха до измервания на звезди цефеиди с много по-малко шум, отколкото в случая с Хъбъл. „Това е подобрението, за което астрономите мечтаят“, пишат изследователите в изявление. Като цяло те наблюдават повече от 320 цефеиди. Това сега доведе до невероятен резултат. „Открихме, че предишните измервания на Хъбъл като цяло са правилни“, казаха изследователите. „Също така наблюдавахме четири други галактики с помощта на телескопа Webb, който също даде подобни резултати.“

прецизен
Резултати Това означава, че измерванията на звездите цефеиди – и следователно скоростта на разширяване на Вселената – са поне точни, тъй като два независими телескопа са постигнали подобни резултати. Но това не решава пъзела относно точната стойност на константата на Хъбъл. „Това, което резултатите все още не са обяснили, е защо Вселената се разширява с такава бърза скорост“, се казва в изявлението. „Можем да предвидим скоростта на разширяване на Вселената, като наблюдаваме нейния зараждащ се образ, космическата фонова радиация. След това използваме най-добрия си модел за това как Вселената расте с течение на времето, за да разберем колко бързо трябва да се разширява днес. Фактът, че настоящият измерването на скоростта на разширяване е много по-високо от очакваното, е проблем.“ Това продължава вече десетилетие.Това означава, че нещо не е наред с Вселената или че пропускаме нещо в нашето разбиране за Вселената.

Разбира се, последната дума за константата на Хъбъл все още не е казана. Сега астрономите проучват редица възможности, които биха могли да обяснят това постоянно несъответствие. „Това може да показва наличието на екзотична тъмна енергия, екзотична тъмна материя, преразглеждане на нашето разбиране за гравитацията или съществуването на уникална частица“, обобщиха изследователите. „Най-обикновеното обяснение е, че грешките в измерването са виновни. Но новите измервания на Webb сега показват, че може да не е имало грешки в измерването при наблюдение на цефеидите. Така че най-интересните опции остават на масата за сега.“