اندازهگیریهای جدید با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب نشان میدهد که کیهان محلی با سرعتی در حدود ۷۰ کیلومتر (حدود ۴۳ مایل) در ثانیه در هر مگاپارسک از ما دور میشود.
این اگر درست باشد بسیار بزرگ است. در نهایت میتواند اختلاف بین اندازهگیریهای انبساط پرشتاب کیهان را که دانشمندان را برای بخش اعظم یک قرن اهریمنی کرده است حل کند: کشش هابل، که گاهی اوقات بزرگترین بحران در کیهانشناسی نامیده میشود.
قبل از اینکه بتوانیم مشکل را به طور قطعی حل شده اعلام کنیم، به کار بسیار بیشتری نیاز داریم، اما اندازه گیری های جدید – که با استفاده از سه نوع مختلف ستاره انجام شده است – می تواند گام مهمی به جلو باشد. یافته ها به مجله Astrophysical ارسال شده و در arXiv موجود است.
وندی فریدمن، اخترشناس از دانشگاه شیکاگو، میگوید: بر اساس این دادههای جدید JWST و با استفاده از سه روش مستقل، ما شواهد قوی برای تنش هابل پیدا نکردیم. برعکس، به نظر می رسد که مدل استاندارد کیهان شناسی ما برای توضیح تکامل کیهان همچنان پابرجاست.
معامله اینجاست. کیهان با سرعتی شتابی که به ثابت هابل معروف است در حال انبساط است. برای محاسبه این ثابت، میتوان از انواع مختلفی از قابل مشاهدهها استفاده کرد که همگی معیارهای خاص خود را دارند.
موارد قابل مشاهده از کیهان اولیه عبارتند از پس زمینه مایکروویو کیهانی – این تابش مایکروویو باقی مانده از اولین نوری است که در جهان جریان یافت – و نوسانات صوتی باریون، که الگوهایی در گسترش کهکشان های دوردست هستند که با امواجی که زمانی در کیهان اولیه موج می زدند.
این دو سیگنال به عنوان خط کش استاندارد شناخته می شوند، زیرا می دانیم که چقدر بزرگ هستند. آنها به ما این امکان را می دهند که مستقیماً اندازه گیری های دقیق فاصله را بدست آوریم و نشان می دهند که جهان با سرعتی در حدود ۶۷.۴ کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک منبسط می شود.
سیگنال های کیهان مجاور به عنوان شمع های استاندارد شناخته می شوند. اینها اجرام با درخشندگی ذاتی شناخته شده هستند، مانند ستارگان متغیر Cepheid و ابرنواخترهای نوع Ia. از آنجایی که می دانیم چقدر روشن هستند، می توانیم فاصله آنها را نیز به دقت محاسبه کنیم. و آنها ثابت هابل را در حدود ۷۴ کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک پیشنهاد می کنند.
اکنون، هر دو نوع اندازهگیری نوارهای خطا دارند که با یکدیگر همپوشانی دارند، بنابراین این اختلاف پایان کیهانشناسی آنطور که ما میدانیم نیست. اما واقعاً خوب است که با اطمینان به رقم دقیق تری برای یک نرخ انبساط برسید. یا اگر چندین نرخ انبساط وجود دارد، توضیحی برای اینکه چرا بخشهای مختلف کیهان به طور متفاوت منبسط میشوند.
فریدمن چند سالی است که روی اندازه گیری ثابت هابل با استفاده از روش های متفاوت از شمع های استاندارد سنتی کار می کند. به طور خاص، او بر روی ستارگان در نوک شاخه غول سرخ یا ستارگان TRGB تمرکز کرده است.
این ستارگان به اندازه و روشنایی یکنواخت می رسند و آنها را به ابزاری دقیق برای اندازه گیری فاصله تا کهکشان های نزدیک تبدیل می کند. فریدمن و همکارانش با استفاده از مشاهدات از ابزارهای مختلف، مانند هابل و گایا، چندین اندازه گیری TRGB انجام دادند که ثابت هابل حدود ۶۹ تا ۷۰ کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک را برگرداند.
وارد تلسکوپ فضایی جیمز وب شوید که قدرتمندترین تلسکوپ فضایی است که تا به حال مستقر شده است. اکنون فریدمن و تیمش از آن برای اندازهگیری ستارههای TRGB و همچنین ستارههای متغیر Cepheid و نوعی ستاره غولپیکر غنی از کربن استفاده کردهاند که به گفته آنها، نوع جدیدی از شمعهای استاندارد بر اساس روشنایی پایدار آنهاست.
محققان با اندازهگیری فواصل هر سه ستاره بهطور مستقل، دادههای زیادی به دست آوردند که میتوانستند از آنها برای بررسی خطاهای سیستماتیک برای به دست آوردن اندازهگیری مستقل از ثابت هابل استفاده کنند.
برای ستارگان TRGB، محققان مقدار ۶۹.۸۵ کیلومتر بر ثانیه در هر مگاپارسک را به دست آوردند. برای ستاره های کربنی، آنها ۶۷.۹۶ گرفتند. متغیرهای Cepheid کمی دورتر بودند، در ۷۲.۰۵، اما نوارهای خطا برای هر سه با هم همپوشانی دارند.
فریدمن میگوید: «توافق خوب از سه نوع ستاره کاملاً متفاوت برای ما، نشانگر قوی این است که ما در مسیر درستی هستیم».
ما هنوز از جنگل بیرون نیامده ایم. اگرچه اندازهگیری در نوارهای خطای خطکشهای استاندارد و شمعهای استاندارد قرار میگیرد، ما مقادیر متفاوتی را برای مدت طولانی به دست میآوریم که مشکل بهطور ناگهانی حل شود. در واقع، درست در اوایل سال جاری، اندازه گیری JWST از ستارگان متغیر قیفاووس و ابرنواخترهای نوع Ia برای تایید اندازه گیری هابل از ۷۳ کیلومتر بر ثانیه در هر مگاپارسک استفاده شد.
بنابراین، ما به اندازهگیری، و اندازهگیری مجدد و دوباره اندازهگیری نیاز داریم. فقط برای اطمینان. با این حال، اعداد جدید نشان میدهند که متغیرهای بین قابل مشاهدههای مختلف هنوز هم ممکن است واقعاً دلیل این اختلاف باشند، بدون اینکه نیازی به ارائه هیچ نظریه جدید مهمی باشد.
با این حال، چه کسی می داند؟ شاید در جستوجوی یک پاسخ حتی با برخی از فیزیکهای جدید برخورد کنیم.
این تحقیق به مجله Astrophysical ارسال شده است و در arXiv موجود است.
