"Джеймс Уеб" задълбава проблема с разширяването на Вселената

Ваня Милева Последна промяна на 19 септември 2023 в 00:00 19092 0

Комбинирано изображение от Хъбъл и JWST на галактиката NGC 5584, отдалечена на 72 милиона светлинни години.

Кредит NASA, ESA, CSA, A. Riess/STScI

Комбинирано изображение от Хъбъл и JWST на галактиката NGC 5584, отдалечена на 72 милиона светлинни години.

Космическият телескоп "Джеймс Уеб" измери скоростта на разширяване на Вселената и резултатите не са добра новина за най-голямата криза в космологията.

Констатацията е в съгласие с измерванията, направени от космическия телескоп Хъбъл. Това означава, че в данните от Хъбъл няма грешка и че все още космологията е в задънена улица.

Несъответствието между различните методи на измерване, известно като напрежението на Хъбъл, остава непокътнато - така че ще трябва да се разчита на някакъв друг начин да разберем колко бързо се разширява нашата Вселена.

Вселената около нас може да изглежда непроменена, но всичко, което виждаме, всъщност се отдалечава с огромна скорост, известна като константата на Хъбъл или H0. Не е ясно колко точно е H0 - защото различните начини за измерването ѝ дават различни резултати.

Един от начините е чрез разглеждане на реликти от ранната Вселена, като остатъчна светлина в космическия микровълнов фон или акустични вълни, застинали във времето.

Друг начин е измерването на разстоянията до обекти като например свръхнови от тип Ia или променливи звезди от типа цефеиди, чиято светлина се колебае с регулярност, свързана с присъщата им яркост.

Измервания на разстоянието до променливите звезди на цефеидите, направени с Хъбъл (сиво) и JWST (червено). Кредит: NASA, ESA, CSA, J. Kang/STScI; A. Riess/STScI

Първият метод има тенденцията да дава скорост на разширяване от около 67 километра в секунда на мегапарсек. Вторият метод - около 73 километра в секунда на мегапарсек. Несъответствието между двата показателя е известно като напрежението на Хъбъл.

Тези измервания са извършвани многократно, което драстично намалява вероятността за грешка за всяка от оценките. И все пак остава вероятността да има нещо подвеждащо в поне някои от данните - особено защото едни от най-добрите данни, с които разполагаме за променливите цефеиди, идват от един-единствен източник - космическия телескоп Хъбъл.

"[Променливите на цефеидите] са инструментът на златния стандарт за целите на измерването на разстоянията между галактики, отдалечени на сто милиона или повече светлинни години, което е решаваща стъпка за определяне на константата на Хъбъл. За съжаление, звездите в галактиките са скупчени в малко пространство от нашата далечна гледна точка и затова често ни липсва разделителна способност, за да ги отделим от техните съседи на пряка видимост", обяснява астрофизикът Адам Рийс (Adam Riess) от Научния институт на космическия телескоп (STScI) и Университета "Джон Хопкинс".

"Основната причина за построяването на космическия телескоп Хъбъл бе решаването на този проблем... Хъбъл има по-добра разделителна способност на видимата дължина на вълната от който и да е наземен телескоп, тъй като се намира над размиващите ефекти на земната атмосфера. В резултат на това той може да идентифицира отделни променливи от типа цефеиди в галактики, които са отдалечени на повече от сто милиона светлинни години, и да измери интервала от време, през който те променят яркостта си."

За да се прочисти от праха, който закрива светлината по-близо до оптичната, тези наблюдения трябва да се провеждат в близката инфрачервена област - част от електромагнитния спектър, в която Хъбъл не е особено силен. Това означава, че остава известна несигурност по отношение на получените от него данни.

Космическият телескоп "Джеймс Уеб" (JWST), от друга страна, е мощен инфрачервен телескоп и всички данни, които събира, не са подложени на същите ограничения.

Схема, илюстрираща разликата в наблюденията на Хъбъл и JWST и как комбинирането им води до по-сигурен резултат. Кредит: NASA, ESA, CSA, A. Riess/STScI

Рийс и екипът му първо насочват JWST към галактика с известно разстояние, за да калибрират телескопа за яркостта на променливите цефеиди. След това наблюдават цефеиди в други галактики. JWST събира наблюдения общо на 320 цефеиди - драстично намалявайки шума, открит в наблюденията на Хъбъл.

Въпреки че данните от "Хъбъл" са много замъглени, данните за определяне на разстоянията все още са в съответствие с наблюденията на JWST. Това означава, че не можем да изключим изчисленията на H0 въз основа на данните от Хъбъл; 73 километра в секунда на мегапарсек се задържат засега, а човешката грешка - поне в този случай - не може да обясни напрежението на Хъбъл.

Все още не знаем какво причинява напрежението. Един от водещите кандидати е тъмната енергия - мистериозна, неидентифицирана, но на пръв поглед фундаментална сила, която изглежда упражнява отрицателно налягане, ускоряващо разширяването на Вселената. С новите измервания на JWST може би сме малко по-близо до отговора.

Справка: “Crowded No More: The Accuracy of the Hubble Constant Tested with High Resolution Observations of Cepheids by JWST” by Adam G. Riess, Gagandeep S. Anand, Wenlong Yuan, Stefano Casertano, Andrew Dolphin, Lucas M. Macri, Louise Breuval, Dan Scolnic, Marshall Perrin and Richard I. Anderson, Accepted, The Astrophysical Journal.arXiv:2307.15806

Източник: JWST Just Measured The Expansion Rate of The Universe. Astronomers Are Stumped, ScienceАlert

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !