Найбільше дослідження розширення Вебба телескопа в тому, що підтверджує виклик космічній теорії

Нові спостереження з космічного телескопа Джеймса Вебба припускають, що нова функція у Всесвіті-не недоліка в телескопі вимірювань-може бути за десятиліттям таємницею, чому Всесвіт сьогодні розширюється швидше, ніж у дитинстві мільярди років тому.

Нові дані підтверджують вимірювання космічних телескопів Хаббла між зірками та галактиками, що пропонують вирішальну перехресну перевірку для вирішення невідповідності у вимірюванні загадкової розширення Всесвіту. Відомий як напруга Хаббла, розбіжність залишається незрозумілою навіть найкращими моделями космології.

“The discrepancy between the observed expansion rate of the universe and the predictions of the standard model suggests that our understanding of the universe may be incomplete. With two NASA flagship telescopes now confirming each other’s findings, we must take this (Hubble tension) problem very seriously—it’s a challenge but also an incredible opportunity to learn more about our universe,” said Nobel laureate and lead author Adam Riess, a Bloomberg Distinguished Професор і Томас Дж. Барбер професор фізики та астрономії в університеті Джона Хопкінса.

Опубліковано в Астрофізичний журналДослідження ґрунтується на виявленні Нобелівської премії Рісс, що розширення Всесвіту прискорюється через загадкову “темну енергію”, що пронизує величезні проміжки простору між зірками та галактиками.

Команда Riess використовувала найбільшу вибірку даних Webb, зібраних за перші два роки в просторі, щоб перевірити міру телескопа Хаббла про швидкість розширення Всесвіту, число, відоме як константа Хаббла.

Вони використовували три різні методи для вимірювання відстаней до галактик, які приймали супернові, зосереджуючись на відстані, що раніше оцінюються телескопом Хаббла і, як відомо, створюють найбільш точні “локальні” вимірювання цього числа.

Спостереження обох телескопів уважно вирівняні, виявивши, що вимірювання Хаббла є точними і виключає неточність, достатньо велику, щоб віднести напругу до помилки Хабблом.

Тим не менш, константа Хаббла залишається головоломкою, оскільки вимірювання, засновані на спостереженнях телескопа нинішнього Всесвіту, дають більш високі значення порівняно з проекціями, здійсненими за допомогою “стандартної моделі космології”, широко прийнята рамка того, як Всесвіт працює каліброваною з даними космічного мікрохвильового фону, слабке випромінювання, що залишилося від великого вибуху.

У той час як стандартна модель дає константу Хаббла близько 67–68 кілометрів за секунду за мегапарсексек, вимірювання, засновані на спостереженнях телескопа, регулярно дають більш високе значення від 70 до 76, із середнім рівнем 73 км/с/МПС.

Ця невідповідність здивувала космологів протягом десятиліття, оскільки різниця в 5–6 км/с/МПК занадто велика, щоб пояснити просто недоліками в методах вимірювання чи спостереження. (Megaparsec-це величезні відстані. Кожен Megaparsec становить 3,26 мільйона світлових років, оскільки парсек-3,26 світлових років, а світлий рік-відстань, що проходить за один рік: 9,4 трлн кілометрів, або 5,8 трлн миль.)

Оскільки нові дані Вебба виключають значні упередження при вимірюванні Хаббла, напруга Хаббла може випливати з невідомих факторів або прогалин у розумінні космологів фізики, які ще не виявлені, повідомляє команда Рісс.

“Дані Вебба вперше дивляться на Всесвіт у високій визначенні і дійсно покращують шум на шум вимірювань”,-сказав Сіян Лі, аспірант, який працює в університеті Джона Хопкінса на дослідженні.

Нове дослідження охопило приблизно третину повного зразка Галактики Хаббла, використовуючи відому відстань до галактики під назвою NGC 4258 як орієнтир. Незважаючи на менший набір даних, команда досягла вражаючої точності, показуючи відмінності між вимірюваннями менше 2% – на площі менше, ніж приблизно 8–9% розміру розбіжності напруги Хаббла.

На додаток до їх аналізу пульсуючих зірок під назвою Cepheid змінних, золотий стандарт для вимірювання космічних відстаней, команда перехресно перевіряє вимірювання на основі багатих вуглецю та найяскравіших червоних гігантів у тих же галактиках.

Усі галактики, що спостерігаються Веббом разом із їхніми суперновими, дали константу хаббла 72,6 км/с/МПК, майже ідентичний значенням 72,8 км/с/МПК, знайденим Хабблом для тих самих галактик.

Дослідження включало зразки даних Вебба з двох груп, які працюють незалежно від вдосконалення константи Хаббла, одна з команди Riess ‘Sh0ES (Supernova, H₀для рівняння стану темної енергії) та одного з програми Carnegie-Chicago Hubble, а також від інших команд.

Комбіновані вимірювання створюють найбільш точне визначення, але про точність відстані, виміряні за допомогою зірок Cepheid Thepeid Thepeid Hubble, які є фундаментальними для визначення константи Хаббла.

Хоча константа Хаббла не має практичного впливу на Сонячну систему, Землю чи повсякденне життя, вона розкриває еволюцію Всесвіту у надзвичайно великих масштабах, з величезними ділянками простору, що простягається і відштовхує далекі галактики подалі від одного, як родзинки у тісті, що піднімається.

Це ключова цінність, яку вчені використовують для відображення структури Всесвіту, поглиблюють їх розуміння його стану через 13–14 мільярдів років після великого вибуху та обчислюють інші основні аспекти космосу.

Вирішення напруги Хаббла може виявити нові уявлення про більше розбіжностей із стандартною космологічною моделлю, яка з’явилася в останні роки, сказав Марк Каміонковський, космолог Джона Хопкінса, який допоміг розрахувати константу Хаббла і нещодавно допоміг розробити можливе пояснення напруги.

Стандартна модель пояснює еволюцію галактик, космічної мікрохвильової фон з великого вибуху, достатку хімічних елементів у Всесвіті та багато інших ключових спостережень, заснованих на відомих законах фізики. Однак це не повністю пояснює природу темної речовини та темної енергії, загадкові компоненти Всесвіту, які, як оцінюються, відповідають за 96% його макіяжу та прискореного розширення.

“Одним з можливих пояснень напруги Хаббла було б, якби в нашому розумінні раннього Всесвіту щось не вистачало, наприклад, нової складової матерії – більшої темної енергії – що дало Всесвіту несподіваний удар після великого вибуху”, – сказав Каміонковський, який не брав участь у новому дослідженні.

“І є й інші ідеї, такі як смішні властивості темної речовини, екзотичні частинки, зміна маси електронів або споконвічні магнітні поля, які можуть зробити трюк. Теоретики мають ліцензію на те, щоб стати досить креативними”.