W zale\u017cno\u015bci od tego, gdzie patrzymy, wszech\u015bwiat rozszerza si\u0119 w r\u00f3\u017cnym tempie. Teraz naukowcy korzystaj\u0105cy z teleskop\u00f3w kosmicznych Jamesa Webba i Hubble’a potwierdzili, \u017ce obserwacja ta nie jest wynikiem b\u0142\u0119du pomiarowego.<\/p>\n\n\n\n

Astronomowie wykorzystali teleskopy kosmiczne Jamesa Webba i Hubble’a, aby potwierdzi\u0107 jedn\u0105 z najbardziej niepokoj\u0105cych zagadek w ca\u0142ej fizyce – \u017ce wszech\u015bwiat wydaje si\u0119 rozszerza\u0107 z zaskakuj\u0105co r\u00f3\u017cnymi pr\u0119dko\u015bciami w zale\u017cno\u015bci od tego, gdzie patrzymy.<\/p>\n\n\n\n

Problem ten, znany jako napi\u0119cie Hubble’a, mo\u017ce potencjalnie zmieni\u0107, a nawet ca\u0142kowicie zrewolucjonizowa\u0107 kosmologi\u0119. W 2019 r. pomiary wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a potwierdzi\u0142y, \u017ce zagadka jest prawdziwa; w 2023 r. jeszcze dok\u0142adniejsze pomiary z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) ugruntowa\u0142y rozbie\u017cno\u015b\u0107.<\/p>\n\n\n\n

Teraz wydaje si\u0119, \u017ce potr\u00f3jne sprawdzenie przez oba wsp\u00f3\u0142pracuj\u0105ce ze sob\u0105 teleskopy na dobre po\u0142o\u017cy\u0142o kres mo\u017cliwo\u015bci wyst\u0105pienia jakiegokolwiek b\u0142\u0119du pomiarowego. Badanie, opublikowane 6 lutego w Astrophysical Journal Letters, sugeruje, \u017ce co\u015b mo\u017ce by\u0107 nie tak z naszym rozumieniem wszech\u015bwiata.<\/p>\n\n\n\n

“Po wyeliminowaniu b\u0142\u0119d\u00f3w pomiarowych pozostaje realna i ekscytuj\u0105ca mo\u017cliwo\u015b\u0107, \u017ce \u017ale zrozumieli\u015bmy wszech\u015bwiat” – powiedzia\u0142 w o\u015bwiadczeniu g\u0142\u00f3wny autor badania Adam Riess, profesor fizyki i astronomii na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa.<\/p>\n\n\n\n

Reiss, Saul Perlmutter i Brian P. Schmidt otrzymali w 2011 roku Nagrod\u0119 Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie w 1998 roku ciemnej energii, tajemniczej si\u0142y stoj\u0105cej za przyspieszaj\u0105c\u0105 ekspansj\u0105 wszech\u015bwiata.<\/p>\n\n\n\n

Obecnie istniej\u0105 dwie “z\u0142ote” metody obliczania sta\u0142ej Hubble’a, warto\u015bci opisuj\u0105cej tempo ekspansji wszech\u015bwiata. Pierwsza z nich polega na przeanalizowaniu drobnych fluktuacji w mikrofalowym promieniowaniu t\u0142a (CMB) – staro\u017cytnej pozosta\u0142o\u015bci pierwszego \u015bwiat\u0142a wszech\u015bwiata powsta\u0142ego zaledwie 380 000 lat po Wielkim Wybuchu.<\/p>\n\n\n\n

W latach 2009-2013 astronomowie zmapowali to mikrofalowe rozmycie za pomoc\u0105 satelity Planck Europejskiej Agencji Kosmicznej, aby okre\u015bli\u0107 sta\u0142\u0105 Hubble’a wynosz\u0105c\u0105 oko\u0142o 46 200 mil na milion lat \u015bwietlnych, czyli oko\u0142o 67 kilometr\u00f3w na sekund\u0119 na megaparsek (km\/s\/Mpc).<\/p>\n\n\n\n

Druga metoda wykorzystuje pulsuj\u0105ce gwiazdy zwane zmiennymi cefeidami. Gwiazdy cefeidalne umieraj\u0105, a ich zewn\u0119trzne warstwy gazu helowego rosn\u0105 i kurcz\u0105 si\u0119, poch\u0142aniaj\u0105c i uwalniaj\u0105c promieniowanie gwiazdy, przez co okresowo migocz\u0105 jak odleg\u0142e lampy sygnalizacyjne.<\/p>\n\n\n\n

Gdy cefeidy staj\u0105 si\u0119 ja\u015bniejsze, pulsuj\u0105 wolniej, co pozwala astronomom zmierzy\u0107 ich jasno\u015b\u0107 absolutn\u0105. Por\u00f3wnuj\u0105c t\u0119 jasno\u015b\u0107 z ich jasno\u015bci\u0105 obserwowan\u0105, astronomowie mog\u0105 po\u0142\u0105czy\u0107 cefeidy w “kosmiczn\u0105 drabin\u0119 odleg\u0142o\u015bci”, aby zag\u0142\u0119bi\u0107 si\u0119 w przesz\u0142o\u015b\u0107 Wszech\u015bwiata. Dzi\u0119ki tej drabinie, astronomowie mog\u0105 znale\u017a\u0107 dok\u0142adn\u0105 warto\u015b\u0107 ekspansji wszech\u015bwiata na podstawie tego, jak \u015bwiat\u0142o cefeid zosta\u0142o rozci\u0105gni\u0119te lub przesuni\u0119te ku czerwieni.<\/p>\n\n\n\n

Ale tu w\u0142a\u015bnie zaczyna si\u0119 tajemnica. Wed\u0142ug pomiar\u00f3w zmiennej cefeidalnej wykonanych przez Riessa i jego wsp\u00f3\u0142pracownik\u00f3w, tempo ekspansji wszech\u015bwiata wynosi oko\u0142o 74 km\/s\/Mpc: jest to niemo\u017cliwie wysoka warto\u015b\u0107 w por\u00f3wnaniu z pomiarami Plancka. Kosmologia znalaz\u0142a si\u0119 na niezbadanym terytorium.<\/p>\n\n\n\n

Pocz\u0105tkowo niekt\u00f3rzy naukowcy uwa\u017cali, \u017ce rozbie\u017cno\u015b\u0107 mo\u017ce by\u0107 wynikiem b\u0142\u0119du pomiarowego spowodowanego zlewaniem si\u0119 cefeid z innymi gwiazdami w aperturze Hubble’a. Jednak w 2023 r. naukowcy wykorzystali dok\u0142adniejszy JWST, aby potwierdzi\u0107, \u017ce w przypadku kilku pierwszych “szczebli” kosmicznej drabiny ich pomiary Hubble’a by\u0142y prawid\u0142owe. Niemniej jednak nadal istnia\u0142a mo\u017cliwo\u015b\u0107 zat\u0142oczenia w przesz\u0142o\u015bci wszech\u015bwiata.<\/p>\n\n\n\n

Aby rozwi\u0105za\u0107 t\u0119 kwesti\u0119, Riess i jego koledzy oparli si\u0119 na wcze\u015bniejszych pomiarach, obserwuj\u0105c 1000 kolejnych gwiazd cefeid w pi\u0119ciu galaktykach macierzystych oddalonych od Ziemi nawet o 130 milion\u00f3w lat \u015bwietlnych. Po por\u00f3wnaniu swoich danych z wynikami Hubble’a, astronomowie potwierdzili swoje wcze\u015bniejsze pomiary sta\u0142ej Hubble’a.<\/p>\n\n\n\n

“Obj\u0119li\u015bmy teraz ca\u0142y zakres tego, co zaobserwowa\u0142 Hubble i mo\u017cemy wykluczy\u0107 b\u0142\u0105d pomiarowy jako przyczyn\u0119 napi\u0119cia Hubble’a z bardzo du\u017c\u0105 pewno\u015bci\u0105” – powiedzia\u0142 Riess. “Po\u0142\u0105czenie Webba i Hubble’a daje nam to, co najlepsze z obu wynik\u00f3w. Stwierdzamy, \u017ce pomiary Hubble’a pozostaj\u0105 wiarygodne”<\/p>\n\n\n\n