Niemal dokładnie sto lat temu rozpoczęły się próby oszacowania tak zwanej stałej Hubble’a-Lemaître’a, czyli wartości opisującej tempo rozszerzania się wszechświata w funkcji czasu. Na przestrzeni lat powstało kilka niezależnych metod określania stałej Hubble’a-Lemaître’a. Naukowcy, którzy do jej wyznaczania wykorzystują gwiazdy i galaktyki widoczne obecnie otrzymują zbliżone do siebie wyniki oscylujące w okolicach wartości 73 km/s/Mpc ± 1.0 km/s/Mpc. Oznacza to tylko tyle, że przeciętna prędkość oddalania się od nas galaktyki rośnie o 73 km/s z każdym megaparsekiem (1 Mpc = 3,26 mln lat świetlnych) odległości od Ziemi. Wartość tę uzyskuje się na podstawie pomiarów odległości do cefeid (gwiazd zmiennych tysięcy razy jaśniejszych od Słońca, które regularnie zmieniają swoją jasność na skutek pulsacji na skutek zmiany rozmiarów i temperatury gwiazdy), a następnie na podstawie supernowych typu Ia, które od lat wykorzystywane są przez naukowców jako tzw. świece standardowe. Z uwagi na to, że jasność absolutna zarówno cefeid, jak i supernowych typu Ia jest zawsze taka sama, jasność obserwowana z Ziemi pozwala precyzyjnie wyznaczyć do nich odległość.
Czytaj także: Powstała najdokładniejsza mapa galaktyk w historii. Ale jest z nią pewien problem
Problem w tym, że naukowcy, którzy do pomiaru wartości stałej Hubble’a-Lemaître’a wykorzystują kosmiczne promieniowanie tła, czyli delikatną poświatę wyemitowaną zaledwie 360 000 lat po Wielkim Wybuchu otrzymują wartość zbliżoną do 67,4 km/s/Mpc. Wartość ta oszacowana przez satelitę Planck wysłanego na orbitę przez Europejską Agencję Kosmiczną obarczona jest niepewnością pomiarową rzędu 0,5 km/s/Mpc. Gdzieś zatem musi występować błąd.
Która stała Hubble’a jest prawdziwa?
Konflikt Hubble’a – takim terminem najczęściej określa się w języku polskim niezgodność między tymi dwoma wartościami (ang. Hubble tension). Jeżeli bowiem kolejne pomiary oboma metodami wykazują stale te same, różne od siebie wartości, musi to oznaczać, że mamy poważną lukę w naszej wiedzy o podstawowych prawach fizycznych rządzących wszechświatem.
W najnowszym artykule opublikowanym w periodyku Astronomy & Astrophysics naukowcy z grupy badawczej Gwiezdnych Świec Standardowych i Odległości w Instytucie Fizyki EPFL opisali najbardziej precyzyjne jak dotąd pomiary odległości do cefeid. Wykonano je na podstawie danych zebranych przez europejskie obserwatorium kosmiczne Gaia. Naukowcy skupili się w swoich pomiarach na cefeidach należących do gromad gwiazd składających się co najmniej z kilkuset gwiazd. Naukowcy sprawdzali, czy tworzące gromadę gwiazdy poruszały się wspólnie przez Drogę Mleczną. Pomiary prędkości i odległości każdej z gwiazd należącej do gromady udało się zwiększyć precyzję ustalania odległości do ± 0.9%. Efekt? Tempo ekspansji wszechświata oszacowane w ten sposób wynosi 73 km/s/Mpc.
Oznacza to, że badaczom udało się poprawić precyzję wyznaczania wartości stałej Hubble’a i jednocześnie wzmocnić uzyskiwany wcześniej wynik. Różnica między tym pomiarem a pomiarem opierającym się na mikrofalowym promieniowaniu tła wynosząca 5,6 km/s/Mpc stała się tym samym wyraźniejsza. Wniosek może być zatem jeden: czegoś ewidentnie we wszechświecie jeszcze nie dostrzegliśmy, a nasz dotychczasowy jego opis stanowi jedynie przybliżenie. Wszechświat nie jest taki, jakim nam się wydaje. Ten brak może istotnie wpłynąć na nasze rozumienie ciemnej materii, czasoprzestrzeni oraz grawitacji.