Wyniki obserwacji prowadzonych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, najbardziej precyzyjnego teleskopu kosmicznego w historii nijak nie zgadzają się ze standardowym modelem kosmologii, który przecież miał opowiadać ewolucję wszechświata od Wielkiego Wybuchu po dzień dzisiejszy.
Cały problem kręci się od lat wokół jednej liczby, tzw. stałej Hubble’a. Liczba ta opisuje, jak szybko wszystko we wszechświecie się od siebie oddala.
Badania przeprowadzone przez satelitę Planck, opierający się na pomiarach mikrofalowego promieniowania tła wskazują, że wszechświat rozszerza się z prędkością 67,4 km/s na megaparsek. Badania przeprowadzone za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a analizującego gwiazdy znajdujące się w różnych odległościach od nas wskazują jednak, że wartość stałej Hubble’a wynosi 73 km/s na megaparsek. Do niedawna istniała nadzieja, że rozbieżność ta rozwieje się po obserwacjach przeprowadzonych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Z tego też powodu jego zwierciadło skierowano w stronę tych samych gwiazd, które obserwował Hubble. Różnica między wynikami uzyskanymi przez te teleskopy różni się o niecałe 10 procent. Nie zmienia to faktu, że faktycznie czegoś nie rozumiemy.
Czytaj także: W naszej wiedzy o wszechświecie jest poważna luka. Naukowcom wciąż wymyka się stała Hubble’a
Jeżeli wszystkie wyniki pomiarów zostaną potwierdzone i nie uda się w nich znaleźć żadnego błędu, będzie to oznaczało, że do rozwiązania tej zagadki potrzebujemy… nowej fizyki, która może uwzględniać nowy rodzaj ciemnej materii, ciemnej energii, nowe cząstki, czy nowe pole magnetyczne.
Teleskop Jamesa Webba spogląda na gwiazdy zmienne
Oba teleskopy kosmiczne obliczają stałą Hubble’a, obserwując gwiazdy zmienne zwane cefeidami. Ich główną zaletą jest dobrze ustalona zależność między okresem pulsacji takiej gwiazdy a jej jasnością absolutną. Własność tę odkryła Henrietta Leavitt w 1912 roku. Dzięki temu, skoro na podstawie pulsacji jesteśmy w stanie określić jasność absolutną gwiazdy, to porównując ją z jasnością obserwowaną, możemy zmierzyć odległość gwiazdy od Ziemi. Zmiany w barwie emitowanego przez gwiazdę światła wskazują natomiast, jak szybko się one od nas oddalają. Te dwie kluczowe wartości teoretycznie powinno umożliwić nam pomiar tempa rozszerzania się wszechświata.
Problem z cefeidami jest jednak taki, że zazwyczaj ciężko uzyskać precyzyjne pomiary, bowiem gwiazdy te schowane są za gąszczem gwiazd w odległych galaktykach. Tutaj jednak powinien pomóc teleskop Jamesa Webba, który ma wyższą rozdzielczość niż teleskop Hubble’a.
Nic z tego. W swoim najnowszym artykule naukowcy wskazują, że obserwacje za pomocą Jamesa Webba zasadniczo potwierdzają wyniki uzyskane wcześniej za pomocą Hubble’a. Co więcej, naukowcy przeanalizowali dane dotyczące cefeid znajdujących się w galaktyce odległej aż o 140 milionów lat świetlnych od Ziemi. Jest to jedna najodleglejszych galaktyk, w której cefeidy badał Hubble. Także i tu pomiary za pomocą obu teleskopów zgadzają się ze sobą.
Zespół naukowców badających stałą Hubble’a na podstawie pomiarów kosmicznego promieniowania tła odkrył niższą wartość tempa ekspansji wszechświata. Wraz ze standardowym modelem kosmologicznym, dane te wskazują, że wszechświat rozszerza się ze stałą Hubble’a niższą od stałej Hubble’a z teleskopu Jamesa Webba o 5,6 km/s na megaparsek.
Pojawia się zatem jasny problem. Wydaje się, że w pomiarach z Teleskopu Jamesa Webba nie ma błędów. Tak samo nie ma błędów w pomiarach Plancka. Możliwe zatem, że problem leży w standardowym modelu kosmologicznym. Tyle że na przestrzeni lat wytrzymał on całą paletę testów, za każdym razem się broniąc. Naukowcy podejrzewają, że w modelu może czegoś brakować. Może to być dodatkowy element, drobna zmiana którejś wartości. Niestety jak na razie nie ma pomysłu na to, jak się do tego zabrać i gdzie szukać odpowiedzi. Nowa fizyka dobrze się przed nami kryje.