A James Webb teleszkóp felfedezései rámutattak: csúnyán félreértettük a világegyetem működését

A világegyetem teljesen máshogy működhet, mint eddig gondoltuk. A James Webb teleszkóp megerősíti, hogy valami komoly baj van az univerzumról alkotott elképzeléseinkkel.

Attól függően, hogy honnan nézzük, az univerzum tágulási sebessége eltér, írja a Live Science. Most a James Webb és a Hubble űrteleszkópokat használó tudósok megerősítették, a különbséget nem mérési hibák okozták.

Ez a Hubble-feszültségként ismert probléma képes megváltoztatni, sőt, akár teljesen felforgatni a kozmológiát. 2019-ben a Hubble űrteleszkóp mérései megerősítették, hogy a rejtély valós. 2023-ban a James Webb űrteleszkóp (JWST) még pontosabb mérései pedig bebetonozták az ellentmondást.

Most a két teleszkóp együttes munkája által végzett hármas ellenőrzés úgy tűnik, végleg eloszlatta a mérési hiba lehetőségét. Az Astrophysical Journal Letters című folyóiratban megjelent tanulmány azt sugallja, hogy valami komoly baj lehet a világegyetemről alkotott elképzeléseinkkel.

„A mérési hibák kizárásával fennmarad az a valós és izgalmas lehetőség, hogy félreértettük az univerzumot” – mondta Adam Riess, a tanulmány vezető szerzője, a Johns Hopkins Egyetem fizika- és csillagászprofesszora egy nyilatkozatban.

Hogyan tágul a világegyetem?

Reiss, Saul Perlmutter és Brian P. Schmidt 2011-ben fizikai Nobel-díjat kapott a sötét energia, az univerzum gyorsuló tágulása mögött álló titokzatos erő 1998-as felfedezéséért. Jelenleg két „arany standard” módszer létezik a Hubble-állandó kiszámítására, amely az univerzum tágulási sebességét leíró érték.

Az első a kozmikus mikrohullámú háttér apró ingadozásait vizsgálja. Ez az univerzum első fényének ősi maradványa, amely mindössze 380 000 évvel az ősrobbanás után keletkezett. 2009 és 2013 között a csillagászok az Európai Űrügynökség Planck műholdjának segítségével feltérképezték ezt a mikrohullámú pelyhet, és ebből körülbelül 67 kilométer/másodperc/megaparsec-re (km/s/Mpc) következtetnek a Hubble-állandóra.

A második módszer a Cepheid-változóknak nevezett pulzáló csillagokat használja. A cepheid csillagok haldoklanak, és héliumgázból álló külső rétegeik nőnek és zsugorodnak. Eközben elnyelik és leadják a csillag sugárzását, így periodikusan villognak, mint a távoli jelzőlámpák. Ahogy fényesebbek lesznek, lassabban pulzálnak, így a csillagászok meg tudják mérni abszolút fényességüket. Ezt a fényességet összehasonlítva a megfigyelt fényességükkel, a csillagászok „kozmikus távolsági létrává” alakíthatják őket, hogy egyre mélyebbre lássanak az univerzum múltjába. A létra segítségével a csillagászok pontos számot kaphatnak a tágulásra abból, hogy fényük hogyan nyúlt el, vagyis hogyan tolódott a vörös hullámhossz felé.

De itt kezdődik a rejtély. A Riess és kollégái által végzett Cepheid-változó mérések szerint a világegyetem tágulási sebessége 74 km/s/Mpc körül van: ez a Planck-mérésekhez képest lehetetlenül magas érték. A kozmológia ismeretlen területre nyúlt.

Nem a matekban van a hiba

„Nem neveznénk ezt feszültségnek vagy problémának, inkább válságnak” – mondta David Gross Nobel-díjas csillagász a kaliforniai Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) 2019-es konferenciáján.

Kezdetben néhány tudós úgy gondolta, hogy az eltérés a Hubble-ablakban a Cepheidák más csillagokkal való összemosódása okozta mérési hiba eredménye lehet. A kutatók azonban 2023-ban a pontosabb JWST segítségével megerősítették, hogy a kozmikus létra első néhány lépcsőfokán a Hubble-méréseik helyesek voltak. Ennek ellenére a világegyetem múltjában távolabbra visszamenő zsúfoltság lehetősége továbbra is fennmaradt.

E kérdés megoldása érdekében Riess és kollégái korábbi méréseikre építve további 1000 Cepheid-csillagot figyeltek meg öt gazdagalaxisban, amelyek a Földtől 130 millió fényévre vannak. Miután összehasonlították adataikat a Hubble-éval, a csillagászok megerősítették a Hubble-állandóra vonatkozó korábbi méréseiket.

„Most már a Hubble megfigyeléseinek teljes tartományát lefedtük, és nagyon nagy biztonsággal kizárhatjuk a mérési hibát a Hubble-feszültség okaként” – mondta Riess. „A Webb és a Hubble kombinációja mindkét világ legjobbját nyújtja számunkra. Úgy találjuk, hogy a Hubble-mérések megbízhatóak maradnak, ahogy egyre feljebb mászunk a kozmikus távolságok létráján.”

Ez is érdekelhet:

• Akár szabad szemmel is látható lesz a visszatérő üstökös
• Egy új tanulmány szerint az univerzumban nincs sötét anyag