Brzina kojom se univerzum širi, poznata kao Hablova konstanta, jedan je od osnovnih parametara za razumevanje evolucije i konačne sudbine kosmosa.
Međutim, uočena je stalna razlika, nazvana Hablova napetost, između vrednosti konstante izmerene širokim spektrom nezavisnih indikatora udaljenosti i njene vrednosti predviđene iz naknadnog sjaja Velikog praska. NASA/ESA/CSA svemirski teleskop Džejms Veb potvrdio je da je oštro oko svemirskog teleskopa Habl sve vreme bilo u pravu, izbrisavši svaku sumnju u Hablova merenja.
Jedno od naučnih opravdanja za izgradnju NASA/ESA Hubble svemirskog teleskopa bilo je korišćenje njegove moći posmatranja da obezbedi tačnu vrednost za stopu širenja univerzuma. Pre Hubbleovog lansiranja 1990. godine, posmatranja sa zemaljskih teleskopa dala su ogromne nesigurnosti. U zavisnosti od vrednosti dobijenih za stopu širenja, univerzum bi mogao biti star između 10 i 20 milijardi godina.
Tokom protekle 34 godine, Habl je smanjio ovo merenje na tačnost manju od jedan procenat, podelivši razliku sa vrednošću starosti od 13,8 milijardi godina. Ovo je postignuto prečišćavanjem takozvane ‘kosmičke lestvice udaljenosti’ merenjem važnih obeleživača milje poznatih kao promenljive zvezde Cefeida.
Međutim, Hablova vrednost se ne slaže sa drugim merenjima koja impliciraju da se svemir brže širio nakon Velikog praska. Ova zapažanja su napravljena mapiranjem kosmičkog mikrotalasnog pozadinskog zračenja satelita ESA Planck – nacrt za to kako će svemir evoluirati strukturu nakon što se ohladi od Velikog praska.
Jednostavno rešenje dileme bi bilo da se kaže da su Hablova zapažanja možda pogrešna kao rezultat neke netačnosti koja se uvlači u njegova merenja merila dubokog svemira.
Zatim se pojavio svemirski teleskop Džejms Veb, koji je omogućio astronomima da proveravaju Hablove rezultate. Vebovi infracrveni pogledi na cefeide slagali su se sa Hablovim podacima o optičkom svetlu. Veb je potvrdio da je oštro oko teleskopa Habl sve vreme bilo u pravu, izbrisavši svaku sumnju u Hablova merenja.
Suština je da takozvana Hablova napetost između onoga što se dešava u obližnjem univerzumu u poređenju sa ekspanzijom ranog univerzuma ostaje mučna zagonetka za kosmologe. Možda je nešto utkano u tkivo svemira što još ne razumemo.
Da li je za rešavanje ovog neslaganja potrebna nova fizika? Ili je to rezultat grešaka u merenju između dve različite metode koje se koriste za određivanje brzine širenja prostora?
Habl i Veb su se sada udružili da bi proizveli konačna merenja, potvrđujući slučaj da nešto drugo – a ne greške merenja – utiče na brzinu širenja.
„S obzirom da su greške merenja negirane, ostaje stvarna i uzbudljiva mogućnost da smo pogrešno razumeli univerzum“, rekao je Adam Ris, fizičar sa Univerziteta Džons Hopkins u Baltimoru. Riss je nosilac Nobelove nagrade za zajedničko otkrivanje činjenice da se širenje svemira ubrzava, zahvaljujući misterioznom fenomenu koji se sada zove tamna energija.
Kao unakrsnu proveru, početna Vebova opservacija iz 2023. godine potvrdila je da su Hablova merenja svemira koji se širi bila tačna. Međutim, u nadi da će ublažiti Hablovu napetost, neki naučnici su spekulisali da nevidljive greške u merenju mogu da rastu i postanu vidljive kako gledamo dublje u univerzum. Konkretno, gužva zvezda bi mogla da utiče na merenje sjaja udaljenijih zvezda na sistematski način.
Tim SH0ES (Supernova H0 za jednačinu stanja tamne energije), predvođen Risom, dobio je dodatna zapažanja sa Vebom objekata koji su kritični kosmički markeri milje, poznati kao promenljive zvezde Cefeida, koje se sada mogu povezati sa podacima Habla.
„Sada smo obuhvatili ceo opseg onoga što je Habl primetio i možemo da isključimo grešku merenja kao uzrok Hablove napetosti sa veoma velikim poverenjem“, rekao je Riss.
Prvih nekoliko Vebovih zapažanja iz 2023. bilo je uspešno u pokazivanju da je Habl na pravom putu u čvrstom uspostavljanju vernosti prvih stepenica takozvane kosmičke lestvice udaljenosti.
Astronomi koriste različite metode za merenje relativnih rastojanja u univerzumu, u zavisnosti od objekta koji se posmatra. Zajedno, ove tehnike su poznate kao kosmičke lestvice udaljenosti – svaka prečka ili tehnika merenja se oslanjaju na prethodni korak za kalibraciju.
Ali neki astronomi su sugerisali da bi, krećući se ka spolja duž ‘druge prečke’, lestvice kosmičke udaljenosti mogle da se pokolebaju ako merenja Cefeida postanu manje precizna sa rastojanjem. Do takvih netačnosti moglo bi doći jer bi se svetlost cefeida mogla spojiti sa svetlošću susedne zvezde – efekat koji bi mogao postati izraženiji sa rastojanjem kako se zvezde skupljaju na nebu i postaje teže razlikovati jedna od druge.
Izazov za posmatranje je u tome što prethodne Hubble slike ovih udaljenijih varijabli Cefeida izgledaju više zbijene i preklapajuće sa susednim zvezdama na sve većim rastojanjima između nas i njihovih galaksija domaćina, što zahteva pažljivo obračunavanje ovog efekta. Intervenciona prašina dodatno komplikuje sigurnost merenja u vidljivom svetlu. Veb seče kroz prašinu i prirodno izoluje cefeide od susednih zvezda jer je njihov vid oštriji od Hablovog na infracrvenim talasnim dužinama.
„Kombinovanje Veba i Habla nam daje najbolje od oba sveta. Smatramo da Hablova merenja ostaju pouzdana dok se penjemo dalje uz lestvicu kosmičke udaljenosti“, rekao je Ris.
Nova Vebova zapažanja uključuju pet galaksija domaćina od osam supernova tipa Ia koje sadrže ukupno 1000 cefeida i dopiru do najudaljenije galaksije gde su cefeidi dobro izmereni – NGC 5468, na udaljenosti od 130 miliona svetlosnih godina.
„Ovo obuhvata ceo opseg gde smo vršili merenja sa Hablom. Dakle, otišli smo do kraja druge stepenice lestvice kosmičke udaljenosti“, rekao je koautor Gagandip Anand sa Naučnog instituta za svemirski teleskop u Baltimoru, koji radi teleskopi Veb i Habl za NASA.
Zajedno, Hablova i Vebova potvrda Hablove napetosti postavljaju druge opservatorije da bi eventualno razrešile misteriju, uključujući NASA-in predstojeći rimski svemirski teleskop Nensi Grejs i ESA-inu nedavno pokrenutu misiju Euklid.
Trenutno je kao da je lestvica udaljenosti koju su posmatrali Habl i Veb čvrsto postavila sidrište na jednoj obali reke, a da je naknadni sjaj Velikog praska koji je Plank posmatrao sa početka univerzuma čvrsto postavljen na drugoj strani . Kako se širenje univerzuma menjalo u milijardama godina između ove dve krajnje tačke tek treba direktno da se posmatra.
„Moramo da otkrijemo da li nam nešto nedostaje o tome kako da povežemo početak univerzuma i današnji dan“, rekao je Ris.
