A James Webb-űrtávcső megerősítette a Hubble-feszültség jelenlétét

17749

A James Webb-űrtávcső legújabb adatai megerősítették, amit már elődje, a Hubble-űrtávcső használatakor sejtettek a tudósok: valami hiányzik a Világegyetemről alkotott képünkből! Mindmáig ugyanis a James Webb-űrtávcső mutatja a legteljesebb betekintést gyorsulva táguló Univerzumunk távoli zugairól, és így az általa szerzett adatok vannak leginkább a segítségünkre abban, hogy megmagyarázzuk a modern fizika egyik legnagyobb rejtélyét, mégpedig a gyorsuló tágulás mibenlétét. Eddigi elméleteink szerint a tágulás gyorsulásáért a rejtélyes sötét energia antigravitációs hatása a felelős. Az azonban, hogy pontosan mi a sötét energia, és hogyan működik, jórészt ismeretlen.

Távoli galaxisok a James Webb-űrtávcső felvételén. (Forrás: NASA, ESA, CSA, STScI, Jose M. Diego (IFCA), Jordan C. J. D’Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU), Haojing Yan (University of Missouri).)

A James Webb-űrtávcső segítségével a kutatók ellenőrizték a Hubble-űrtávcső korábbi méréseit, amelyek alapján az Univerzum gyorsulását jellemző paraméter, a Hubble-állandó értéke különböző lehet attól függően, hogy pontosan hogyan határozzuk azt meg. Ezt a problémát a fizikusok a Hubble-feszültség névvel illették, és eleinte úgy gondolták, hogy lehetséges, hogy a Hubble-űrtávcső mérési hibái okozzák őket. Most azonban kiderült, hogy ez nem így van.

Mivel a Hubble-feszültség nem róható fel a Hubble-űrtávcső mérési hibáinak, és legmodernebb elméleteink sem tudnak rá magyarázatot nyújtani, valószínűleg valami hiányzik „kozmikus receptünkből”. Ez a tény a sötét energia felfedezéséért Nobel-díjjal jutalmazott Adam Riess szerint arra utal tehát, hogy még mindig nem teljes a képünk a minket körülvevő világról. A James Webb-űrtávcső új mérései megerősítették azt, hogy nagyon komolyan kell vennünk a Hubble-feszültség problémáját.

Mi a Hubble-feszültség?

Mivel az Univerzum tágulása egy nagy skálán történő folyamat, a Hubble-feszültség nem olyasvalami, ami hatással van mindennapi életünkre, a Naprendszerre, vagy akár a Tejútrendszer egészére. A probléma távoli galaxisok távolságának meghatározásakor jelentkezik. A távolságmeghatározásnak, és ilyen módon a Hubble-állandó meghatározásának többféle módját is ismerjük, és éppen ez okozza a Hubble-feszültséget: a különböző módszerekkel meghatározott Hubble-állandók értéke nem mindig egyezik.

Az egyik távolságmeghatározási eljárás például az Ia-típusú szupernóvák fényességmérésében rejlik. Ezek olyan csillagrobbanások, amelyek hasonló abszolút fényességet produkálnak, és ilyen formában kiválóan használhatóak az Univerzum „standard gyertyáiként”. Egy ilyen objektumnak tehát, ha megmérjük a látszó fényességét, az elméletekből következő abszolút fényesség ismeretében kiszámíthatjuk a távolságát. Ilyen módon kimutatható az Univerzum tágulása, és a tágulás gyorsuló mivolta is.

A Hubble-állandó értéke emellett következik az Univerzumról alkotott legnépszerűbb modellből is, a hideg sötét anyag modelljéből (Lambda Cold Dark Matter, ΛCDM-modell). A modell által jósolt, 68 km/s/Mpc-es érték azonban némileg eltér a mérésekkel meghatározott 70-76 km/s/Mpc-es értéktől.

Az Univerzum fejlődésének sematikus ábrája a ΛCDM-modell alapján.(Forrás: NASA/ LAMBDA Archive / WMAP Science Team.)

Ez az igen nagy eltérés pedig a kutatók szerint nem magyarázható meg pusztán távcsöves méréseink bizonytalanságának ismeretében: itt valami más is hiányzik.

Nem mérési hiba okozza az eltérést

Hogy megerősítsék a Hubble-űrtávcső méréseit, Riess és munkatársai a James Webb-űrtávcső két év alatt összegyűjtött adathalmazához fordultak. Ezekből az adatokból pedig három különböző módszer segítségével igyekeztek minél pontosabban meghatározni a Hubble-állandó értékét. Az egyik módszer a cefeida típusú pulzáló változócsillagok vizsgálatán alapul, míg a másik két módszer a szénben gazdag csillagok, illetve a legfényesebb vörös óriások segítségével határozza meg a Hubble-állandót ugyanazon galaxisokban.

Ahhoz, hogy ellenőrizhetővé váljanak a Hubble-űrtávcső mérései, fontos szempont volt, hogy ugyanazon galaxisok adatait mérje a James Webb-űrtávcső is. Egy ilyen minta kiválasztása után a James Webb-űrtávcső által meghatározott, 72,6 km/s/Mpc-es érték jó egyezést mutatott a korábban, a Hubble-űrtávcső méréseiből számolt, 72,8 km/s/Mpc-kel. Eszerint a Hubble-űrtávcső korábbi mérései pontosak.

A James Webb-űrtávcső felvétele az M106 jelölésű galaxisról, az egyik olyan objektumról, amelyet a kutatók a Hubble-űrtávcső korábbi eredményeinek ellenőrzésére használtak. (Forrás: ESA/Webb, NASA & CSA, J. Glenn.)

Ez azonban ismét figyelmeztet bennünket arra, hogy a Hubble-feszültség problémája továbbra is megoldásra vár. Ehhez szükségünk lehet akár egy újabb, egzotikus anyagformára, amely a Világegyetem fiatalkorában volt csak jelen, a sötét energia eddig ismeretlen tulajdonságának feltérképezésére, vagy akár a változó tömegű elektronok bevezetésére.

Látható tehát, hogy az elméletek megalkotói nincsenek híján a kreativitásnak, a végső magyarázat megszületéséig azonban még várnunk kell.

Az itt leírtakról szóló tanulmány az Astrophysical Journal című szaklapban jelent meg.

A cikk forrása: https://www.space.com/the-universe/james-webb-space-telescope-suggests-new-cosmic-feature-is-needed-to-solve-hubble-trouble

Hozzászólás

hozzászólás